(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的または生物学的組成物を緩衝する方法であって、該組成物に、一般式
【化１】
0005671626.tif 000044
を有する少なくとも１つのプロトン化または非プロトン化アミン−第四級アンモニウム化合物の有効な緩衝量を添加する工程を含み：
ｎが、０〜４の範囲の整数値を有し、
ｋが、非プロトン化化合物においては０であり、そしてｋが、プロトン化化合物においては１であり；
各Ｇ１、Ｇ３およびＧ５が、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、
各Ｇ２およびＧ４が、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ，−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、または該環状の化学的部分の構成要素であり、
各Ｇ６が、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、そして
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５が、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＨ（ＣＨ３）２、−シクロヘキシル、−Ｃ２Ｈ４ＯＨ、−Ｃ２Ｈ４ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３ＮＨＣ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３Ｎ（ＣＨ３）Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）２、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＳＯ３−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２Ｈ、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ２から独立して選択される化学的部分であって、ｍが０、１、２または３であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、あるいはＲ５が、化学的部分−［ＣＧ７Ｇ８−（ＣＧ７Ｇ９）ｒ−ＣＧ７Ｇ８−ＨｊＮＲ６Ｒ７］ｊ＋であり、各Ｇ７が、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５から独立して選択される化学的部分であり、各Ｇ８は、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、Ｇ９が、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２、−ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であって、ｒが０〜４の範囲の整数値を有し、かつｊが０または１であり、そして各Ｒ６およびＲ７が、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＨ（ＣＨ３）２、−シクロヘキシル、−Ｃ２Ｈ４ＯＨ、−Ｃ２Ｈ４ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３ＮＨＣ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３Ｎ（ＣＨ３）Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）２、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＳＯ３−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２Ｈ、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ２から独立して選択される化学的部分であって、ｍが０、１、２または３であり；
該化合物が該環状の化学的部分を含む場合、該環状の化学的部分が、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）から選択される１つ以上であり：
（ａ）Ｒ１およびＲ２、Ｒ３およびＲ４、Ｒ３およびＲ５、ならびに／またはＲ４およびＲ５の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（Ｃ（Ｏ）Ｇ１）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｇ１）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−、＝Ｃ（ＮＧ１２）２、
【化２】
0005671626.tif 000045
であり、
（ｂ）Ｒ１およびＲ３、Ｒ１およびＲ４、Ｒ１およびＲ５、Ｒ２およびＲ３、Ｒ２およびＲ４ならびに／またはＲ２およびＲ５の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｇ−であってｎが０または１であり、ｇが２または３であり；
（ｃ）Ｇ１およびＧ３、Ｇ２およびＧ４、Ｇ１およびＧ４ならびに／またはＧ２およびＧ３の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ６）ｑ−であってｑが整数値０〜４であり、かつｑおよびｎの合計が整数値３〜４であり、り、そしてｑ＝０の場合、−（ＣＧ１Ｇ６）０−は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素−炭素単結合であり；
（ｄ）Ｇ１およびＧ２、Ｇ３およびＧ４、ならびに／またはＧ５およびＧ６の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ６）ｗ−であってｗが整数値４〜５を有し；
（ｅ）Ｒ１およびＧ３、Ｒ１およびＧ４、Ｒ２およびＧ３、Ｒ２およびＧ４、Ｒ３およびＧ１、Ｒ３およびＧ２、Ｒ４およびＧ１、Ｒ４およびＧ２、Ｒ５およびＧ１、ならびに／またはＲ５およびＧ２の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｓ−であって、ｓが整数値１〜３を有し、ｎが整数値０〜２を有しかつｓおよびｎの合計が整数値２〜３を有し；
（ｆ）Ｒ１およびＧ５、Ｒ１およびＧ６、Ｒ２およびＧ５、Ｒ２およびＧ６、Ｒ３およびＧ５、Ｒ３およびＧ６、Ｒ４およびＧ５、Ｒ４およびＧ６、Ｒ５およびＧ５、ならびに／またはＲ５およびＧ６の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｖ−であって、ｖが整数値０〜３を有し、ｎが整数値１〜４を有し、かつｖおよびｎの合計が整数値３〜４を有し、そしてｖ＝０の場合、−（ＣＧ１Ｇ２）０−は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素−炭素単結合であり；そして
（ｇ）Ｒ１およびＧ１、Ｒ１およびＧ２、Ｒ２およびＧ１、Ｒ２およびＧ２、Ｒ３およびＧ３、Ｒ３およびＧ４、Ｒ４およびＧ３、Ｒ４およびＧ４、Ｒ５およびＧ３、ならびに／またはＲ５およびＧ４の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｕ−であって、ｕが整数値３〜４を有し；
ＣＩが、必要に応じて電気的中性を維持する非干渉対イオンまたは非干渉対イオンの混合物であり、該アミン−第四級アンモニウム化合物上の電荷が、量（ｊ＋ｋ−ｚ＋１）の値に等しく、ｚが、存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６、Ｇ８および／またはＧ９内に含まれる各−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−部分上の全ての負電荷の数値合計の絶対値に等しく、そして
ｄが、一価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│、二価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／２、三価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／３、四価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／４に等しく、そして（ｚ−ｊ−ｋ＋１）の記号は、（ｊ＋ｚ−ｋ＋１）がゼロの場合、ｄがゼロでありかつ個別の対イオンが存在しないことを除き、該対イオンの電荷を反映する、方法。
【請求項２】
ＣＩが、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＯＨ−、Ｆ−、ＯＣＨ３−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、ＣＦ３ＣＯ２−、ＮＯ３−、ＣｌＯ４−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ３−、Ｈ２ＰＯ４−、ＣＨ３ＯＣＯ２−、ＣＨ３ＯＳＯ３−、ＣＨ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＳＯ３−、Ｈ２ＰＯ３−、ＣＨ３ＰＯ３Ｈ−、ＨＰＯ３２−、ＣＨ３ＰＯ３２−、ＣＯ３２−、ＳＯ４２−、ＨＰＯ４２−およびＰＯ４３−から選択される非干渉アニオンまたは非干渉アニオンの混合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＣＩが：Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、ＮＨ４＋、Ａｇ＋、Ｔｌ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、ＶＯ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋、Ｈｇ２＋、Ｅｕ２＋、ＵＯ２２＋、Ｐｂ２＋、Ａｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｙ３＋、ＢｉＯ３＋、Ｌａ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋およびＴｈ４＋から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ＣＩが、プロトン化第一級アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第二級アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第三級アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、ジプロトン化アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンジアミン、第四級アルキルまたはヒドロキシアルキルアンモニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホキソニウム化合物、第四アルキルまたはヒドロキシアルキルホスホニウム化合物およびジ第四級アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンアンモニウム化合物から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物であり、
該アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルおよびヒドロキシアルキレン基が、１から３つの炭素原子を含み、そして前記カチオンまたはカチオンの混合物が、請求項１に記載の化合物ではない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＣＩが、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝アニオンの混合物であり、２〜１２の範囲のｐＫａ値を有し、そして、ＣＩは、請求項１に記載のアミン−第四級アンモニウム化合物ではない、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ＣＩが、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝アニオンの混合物であり、１〜１３の範囲のｐＫａ値を有し、そして、ＣＩは、請求項１に記載のアミン−第四級アンモニウム化合物であり、かつ該化合物全体の上に電気的中性を付与する電荷を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記化合物が、（ａ）に記載の通りの環状部分を含み、該環状部分が、以下の構造：
【化３】
0005671626.tif 000046
の１つを有し、
Ｇ１および該化合物の他の構成要素が請求項１に記載の通りである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記化合物が、（ａ）に記載の通りの環状部分を含み、該環状部分が、以下の構造：
【化４】
0005671626.tif 000047
の１つを有し、
Ｇ１および該化合物の他の構成要素が請求項１に記載の通りである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記化合物が、（ｂ）に記載の通りの環状部分を含み、該化合物が、以下の構造：
【化５】
0005671626.tif 000048
の１つを有し、
Ｇ１、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５のそれぞれが、独立して請求項１に記載の通りである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記化合物が、（ｃ）に記載の通りの環状部分を含み、該化合物が、以下の構造：
【化６】
0005671626.tif 000049
の１つを有し、
Ｇ１、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５のそれぞれが、独立して請求項１に記載の通りである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記化合物が、（ｅ）に記載の通りの環状部分を含み、該化合物が、以下の構造：
【化７】
0005671626.tif 000050
の１つを有し、
Ｇ１、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５のそれぞれが、独立して請求項１に記載の通りである、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝剤化合物（buffer compound）、特に、生物系での使用のための緩衝剤化合物に関し、この緩衝剤化合物は、アミン−第四級アンモニウム化合物を含む。より詳細には、本発明は、緩衝分子がアミン窒素原子および第四級アンモニウム窒素原子の両方を含む緩衝剤化合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
古くからの緩衝剤化合物は、対象（interest）とする系が化学的ストレスまたは物理的ストレス下に置かれた場合、水素イオン濃度の変化に抵抗しまたは最小限にする化学的な化合物または薬剤である。化学的ストレスは、水素イオンの発生または消費、イオン強度の変化および溶媒特性の変化を含む。物理的ストレスは温度および／または圧力の変化を含む。多くの環境において、ｐＨを一定または狭い範囲内に維持することは有用または必要である。緩衝剤化合物は、均質な水性溶液中でしばしば使用されるが、それらはまた、固形物または半固形物混合物中、非水性極性溶媒中、またはクリーム、軟膏もしくは懸濁液中で使用され得る。天然の緩衝剤化合物が、生物系または生細胞中で使用され、適切なｐＨ条件を保持または調整する。天然および合成の緩衝剤化合物が、水の処理および衛生において、腐食を制御する薬剤において、農業用の肥料混合物において、医薬製剤およびパーソナルケア用品において、食品および飲料において、醗酵および醸造において、塗料および塗装において、ヒトまたは動物の薬においてならびに多くの他の適用において商業的に使用される。
【０００３】
ｐＨは、溶媒和水素イオン活性の測定値であり、水素イオン濃度：−ｌｏｇ［Ｈ＋］と直接関連する。一塩基中性酸（ＨＡ）または中性塩基の一塩基共役酸（ＨＢ＋）の強度はそれぞれの反応におけるｐＫａ値によって測定され、これらの反応は以下によって規定される：
【０００４】
【数１】
0005671626.tif 000002
【０００５】
書き換えれば、これらの式は以下を与える：
【０００６】
【数２】
0005671626.tif 000003
【０００７】
上記式における各々の角括弧付きの項目は、溶液中のそれぞれの中性種およびイオン種の「活性」を反映する。活性は、規定の熱力学的用語であり、かつ濃度に関連する。低濃度および低イオン強度では、活性は濃度におよそ等しい。特別の定めのない限り、本明細書中において、我々は、０．１０のイオン強度（μ）で２５℃にて測定された、濃度に基づくｐＫａ値を使用する。そのようなｐＫａ値は、μがほぼ０の場合の熱力学ｐＫａ値よりも実際的な条件に適用可能である。
【０００８】
ｐＨ範囲および尺度は、対象の特定溶媒においてのみ特有の意味を有し、かつある規定のｐＨ基準に参照される。共役酸および塩基に向けた溶媒の溶媒和特性は、酸および塩基のイオン化の程度および強度を決定する。さらに、ほとんどの極性溶媒は、その溶媒中に溶解した強酸および強塩基の強度を制限する自己イオン化特性を有する。この効果は、「水平化効果」とよばれ、水中にて容易に明らかであり、ここでは、自己イオン化定数のｐＫｗが約１３．８（２５℃、μ＝０．１）である。これらの状況下、中性すなわち［ＯＨ３＋］＝［ＯＨ−］の場合、ｐＨ＝０．５＊ｐＫｗ＝６．９によって規定される。水が溶媒の場合、溶媒和化されたＯＨ３＋の酸度（ｐＫａ）は約−１．７であり、一方、溶媒和化されたＯＨ２は約＋１５．５である。水に溶解したとき、ヒドロキシドよりも強い塩基は、水と単に反応してＯＨ−（ヒドロキシドイオン）を形成する。同様に、ＯＨ３＋よりも強い酸は、水と反応してＯＨ３＋を形成する。このため、実際的な条件下、酸／塩基濃度が約０．１０Ｍであり、かつ溶媒濃度（Ｈ２Ｏ）は約５５．５Ｍであるとき、水の水平化効果は、約１．０〜１２．８へ緩衝するために有用なｐＨ範囲を制限する。さらに、２〜１２の範囲外で作用するとき、水における他の実際的な制限により、緩衝剤を用いて操作することが不都合または難しくなる。
【０００９】
緩衝剤化合物の重要な特性は、その緩衝能力、すなわち、緩衝剤によって、溶液中のｐＨ変化を最小限にしながら、どのくらいのＯＨ３＋またはＯＨ−が中和され得るかである。上記式は、緩衝能力が（ａ）緩衝剤の濃度および（ｂ）緩衝剤の作用するｐＨとｐＫａとの間の差（Δ）に直接関連することを示す。より高い緩衝能力は、（ａ）緩衝剤化合物の濃度を増加させることによって、（ｂ）Δがより小さくなるように適切な緩衝剤化合物を見出すことによって、または（ｃ）Δがより小さくなるように作用ｐＨを調整することによって得られ得る。緩衝剤化合物のユーザーは、研究中の系中でどのくらいの酸または塩基が発生し得るか、および、適切な緩衝剤および濃度を選択するためにどのくらいのｐＨ変動が許容され得るかを評価しなければならない。有用なｐＨ範囲のいちばん端（ｐＨ＝２または１２）付近を除いて、以下の表によって、異なるΔ値での全緩衝剤化合物濃度（ＣＢ、ｍＭ）の関数として、実際の緩衝能力（ｍＭ）を見積もることが可能になる。緩衝剤化合物の有用な緩衝範囲は、最大緩衝能力の少なくとも５０％が保持されるｐＨ区間である。以下にみられるように、典型的一塩基酸の緩衝範囲は、約０．９６ｐＨ単位であり、それはｐＫａ値を中心として±０．４８ｐＨ単位である。
【００１０】
【表１】
0005671626.tif 000004
【００１１】
多くの緩衝剤化合物は、生物系を含む多くの使用のために開発されている。生物系での使用のための緩衝剤は、生きた生物学的生物への低毒性、低金属結合特性、温度の変化によって起こるｐＨ変化への低感受性、および特異的イオン荷電を含む多くの要件に直面する。生物系中で使用される多くの既知の緩衝剤化合物は、これらの特徴の１つ以上の欠如に悩まされ、そして、このように、特別な所定の制御可能な特性を有する改善された緩衝剤化合物について、継続して長年にわたる必要性がある。
【００１２】
さらに、公知の緩衝剤化合物、特に生物系中での使用のためのそれらは、全ｐＨ範囲に容易にカバーすることができないことに悩まされる。ｐＨ範囲のある部分（例えば、ｐＨ１１からｐＨ１３の範囲）は、この範囲内にてｐＨを保持することが可能な緩衝剤がないことで知られる。
【００１３】
さらに、種々のｐＨ範囲における使用のために調製された緩衝剤化合物は、しばしば化学的に全く異なっていたため、相溶性の問題があり、これは、異なるｐＨ範囲での緩衝を得るために必要な異なる緩衝剤化合物において固有であった化学的差異から生じる。理想的には、緩衝剤は、ｐＨのみを制御し、溶液中での研究下または対象の構成分子と最小限にて相互作用するべきである。１つの重要な特性は、その全体の電荷である。対象の化学物質が帯電されれば、同じ電荷の緩衝剤化合物が、溶液または混合物中の相互作用を最小限にするために使用される。これらの化学的差異は、特定の適用に適切な緩衝剤化合物を選択する場合、考慮されなければならない別の変数（variable）を導入する。これらのさらなる理由のために、特別な所定の制御可能な特性を有する改善された緩衝剤化合物について、継続して長年にわたる要求がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
（要約）
本発明は、ｐＨ２からｐＨ１３までのｐＨの全範囲に実質的にわたるｐＨを緩衝および維持することが可能な緩衝剤化合物に関する長年にわたる必要性に対処し、同時に一方で、選択可能な既定の電荷特性、生きている生物有機体への低毒性、低金属結合特性、および温度変化によって引き起こされるｐＨ変化への低感受性の１つ以上を含む、所望の特性を提供し、ならびに対象の物質と、広範囲のｐＨにわたる緩衝を提供する緩衝剤化合物との間の充分な化学的相溶性を有し、そのため広範囲のｐＨにわたる緩衝を得るために使用される異なった緩衝剤化合物に伴う化学的差異がもたらす多くの問題を回避している。生物系に関して、最も重要なｐＨ範囲はｐＨ４からｐＨ１０であり、そして、本発明は、この範囲での使用のための適切な緩衝剤化合物の選択において、大きな汎用性を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、アミン−第四級アンモニウム（「アミン−クワット（amine-quat）」）構造に基づく、全くの新規かつ非自明な一連の緩衝剤化合物を開発した。アミンおよび近接の第四級アンモニウム基上のアミンへの様々な置換は、広範な有用ｐＫａ値（２〜１３）を有する構築される緩衝剤分子のファミリーを許容し、同時に一方で、有用かつ特有の化学的および物理的特性（例えば、電荷、溶解性）が、制御可能な、既定の様式にて緩衝剤化合物へ付与され得、このため、それらの機能および有用性を高める。これらの新しい緩衝剤化合物が、汎用的な適用、特別な適用および／または生物学的適用のために使用され得る。
【００１６】
アミン−クワット化合物は、異なる特性に応じて５つの構造タイプで構成される。
１  モノアミン−モノクワット。これらの一塩基性緩衝剤化合物は、全てのプロトン化条件下でカチオン性である。
２  ｐＫａ値が対象の緩衝範囲外にある単一の結合アニオン基（１−または２−）を有するモノアミン−モノクワット。これらの名目上一塩基性の緩衝剤化合物は、２＋から１−の範囲で荷電種を有する。
３  ｐＫａ値が対象の緩衝範囲外にある２つの結合アニオン基（１−または２−）を有するモノアミン−モノクワット。これらの名目上一塩基性の緩衝剤化合物は、２＋から３−の範囲の荷電種を有する。
４  アニオン基の少なくとも１つのｐＫａ値が対象の緩衝範囲内にある１〜２の結合アニオン基（１−または２−）を有するモノアミン−モノクワット。これらの名目上の二塩基性またはた多塩基性の緩衝剤化合物は、典型的に約１から約２ｌｏｇＫａ単位離れて間隔を空けた２つ以上の重複ｐＫａ値を有する。これらの広範囲の緩衝剤化合物は、２＋から３−の範囲の荷電種を有する。
５  ０〜３の結合アニオン基（１−または２−）を有するジアミン−モノクワット。これらの名目上の二塩基性または多塩基性の緩衝剤化合物は、典型的に約１から約２ｌｏｇＫａ単位離れて間隔を空けた２つ以上の重複ｐＫａ値（アミンおよび／またはアニオン）を有する。これらの広範囲の緩衝剤化合物は、３＋から５−の範囲の荷電種を有する。
【００１７】
上記アミン−クワット緩衝剤化合物は、対称および非対称ジアミンならびにアミン−グアニジンから合成され得、アミンまたはグアニジン窒素原子の１つが四級化され、正電荷モノアミンまたはモノグアニジンを残す。これらのアミン−クワット緩衝剤化合物は、それらの酸性および塩基性形態において、無色、不揮発性の有機塩および／または両性イオンであり、水ならびに多くの有機溶媒および溶媒混合物中でかなりの溶解性を有する。アミン−クワット緩衝剤化合物は、容易に取得可能な化学出発物質から、１から３の合成ステップを使用して、妥当な収率で都合よく調製される。合成後、共通の溶媒から１〜３サイクルの再結晶化後に、純粋な物質（９９％を越える）が得られる。
【００１８】
このように、１つの実施形態では、本発明は、プロトン化または非プロトン化アミン−第四級アンモニウム緩衝剤化合物、および少なくとも１つのプロトン化または非プロトン化アミン−第四級アンモニウム緩衝剤化合物の有効な緩衝剤調合量をその組成物に添加する工程を含む、化学または生物学的組成物を緩衝剤調合する方法に関し、アミン−第四級アンモニウム緩衝剤化合物は以下の一般式を有する：
【００１９】
【化１】
0005671626.tif 000005
【００２０】
ここで：
ｎが、０〜４の範囲の整数値を有し、
ｋが、非プロトン化化合物においては０であり、そしてｋが、プロトン化化合物においては１であり；
各Ｇ１、Ｇ３およびＧ５が、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、
各Ｇ２およびＧ４が、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ，−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、または該環状の化学的部分の構成要素であり、
各Ｇ６が、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、そして
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５が、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＨ（ＣＨ３）２、−シクロヘキシル、−Ｃ２Ｈ４ＯＨ、−Ｃ２Ｈ４ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３ＮＨＣ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３Ｎ（ＣＨ３）Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）２、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＳＯ３−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２Ｈ、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ２から独立して選択される化学的部分であって、ｍが０、１、２または３であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、あるいはＲ５が、化学的部分−［ＣＧ７Ｇ８−（ＣＧ７Ｇ９）ｒ−ＣＧ７Ｇ８−ＨｊＮＲ６Ｒ７］ｊ＋であり、各Ｇ７が、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５から独立して選択される化学的部分であり、各Ｇ８は、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、Ｇ９が、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＨ、−ＣＯＨ３、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であって、ｒが０〜４の範囲の整数値を有し、かつｊが０または１であり、そして各Ｒ６およびＲ７が、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＨ（ＣＨ３）２、−シクロヘキシル、−Ｃ２Ｈ４ＯＨ、−Ｃ２Ｈ４ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３ＮＨＣ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３Ｎ（ＣＨ３）Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）２、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＳＯ３−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２Ｈ、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ２から独立して選択される化学的部分であって、ｍが０、１、２または３であり；
該化合物が該環状の化学的部分を含む場合、該環状の化学的部分が、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）から選択される１つ以上であり：
（ａ）Ｒ１およびＲ２、Ｒ３およびＲ４、Ｒ３およびＲ５、ならびに／またはＲ４およびＲ５の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（Ｃ（Ｏ）Ｇ１）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｇ１）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−、＝Ｃ（ＮＧ１２）２、
【００２１】
【化２】
0005671626.tif 000006
【００２２】
であり、
（ｂ）Ｒ１およびＲ３、Ｒ１およびＲ４、Ｒ１およびＲ５、Ｒ２およびＲ３、Ｒ２およびＲ４ならびに／またはＲ２およびＲ５の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｇ−であってｎが０または１であり、ｇが２または３であり；
（ｃ）Ｇ１およびＧ３、Ｇ２およびＧ４、Ｇ１およびＧ４ならびに／またはＧ２およびＧ３の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ６）ｑ−であってｑが整数値０〜４であり、かつｑおよびｎの合計が整数値３〜４であり、り、そしてｑ＝０の場合、−（ＣＧ１Ｇ６）０−は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素−炭素単結合であり；
（ｄ）Ｇ１およびＧ２、Ｇ３およびＧ４、ならびに／またはＧ５およびＧ６の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ６）ｗ−であってｗが整数値４〜５を有し；
（ｅ）Ｒ１およびＧ３、Ｒ１およびＧ４、Ｒ２およびＧ３、Ｒ２およびＧ４、Ｒ３およびＧ１、Ｒ３およびＧ２、Ｒ４およびＧ１、Ｒ４およびＧ２、Ｒ５およびＧ１、ならびに／またはＲ５およびＧ２の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｓ−であって、ｓが整数値１〜３を有し、ｎが整数値０〜２を有しかつｓおよびｎの合計が整数値２〜３を有し；
（ｆ）Ｒ１およびＧ５、Ｒ１およびＧ６、Ｒ２およびＧ５、Ｒ２およびＧ６、Ｒ３およびＧ５、Ｒ３およびＧ６、Ｒ４およびＧ５、Ｒ４およびＧ６、Ｒ５およびＧ５、ならびに／またはＲ５およびＧ６の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｖ−であって、ｖが整数値０〜３を有し、ｎが整数値１〜４を有し、かつｖおよびｎの合計が整数値３〜４を有し、そしてｖ＝０の場合、−（ＣＧ１Ｇ２）０−は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素−炭素単結合であり；そして
（ｇ）Ｒ１およびＧ１、Ｒ１およびＧ２、Ｒ２およびＧ１、Ｒ２およびＧ２、Ｒ３およびＧ３、Ｒ３およびＧ４、Ｒ４およびＧ３、Ｒ４およびＧ４、Ｒ５およびＧ３、ならびに／またはＲ５およびＧ４の１つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｕ−であって、ｕが整数値３〜４を有し；
ＣＩが、必要に応じて電気的中性を維持する非干渉対イオンまたは非干渉対イオンの混合物であり、該アミン−第四級アンモニウム化合物上の電荷が、量（ｊ＋ｋ−ｚ＋１）の値に等しく、ｚが、存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６、Ｇ８および／またはＧ９内に含まれる各−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−部分上の全ての負電荷の数値合計の絶対値に等しく、そして
ｄが、一価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│、二価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／２、三価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／３、四価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／４に等しく、そして（ｚ−ｊ−ｋ＋１）の記号は、（ｊ＋ｚ−ｋ＋１）がゼロの場合、ｄがゼロでありかつ個別の対イオンが存在しないことを除き、該対イオンの電荷を反映する。
【００２３】
第二アミン窒素がなければ（すなわち、Ｒ５が化学的部分−［ＣＧ７Ｇ８−（ＣＧ７Ｇ９）ｒ−ＣＧ７Ｇ８−ＨｊＮＲ６Ｒ７］ｊ＋ではない場合）、上記式のｊはゼロに等しい。
【００２４】
上記アミン−第四級緩衝剤化合物、およびこれらの化合物の使用による組成物を緩衝剤調合する方法は、新規かつ予測外に広範なｐＨ範囲の緩衝剤調合能力を、一貫した一連の緩衝剤調合化合物（buffer compounding compound）に与える。本発明は、それにより、そのような汎用かつ広範囲の緩衝剤調合システムを提供するという長年にわたる問題、およびそのような緩衝剤調合能力の長年にわたる必要性への解決策を提供し、同時に一方で、生きている生物有機体への低毒性、低金属結合特性、および温度変化によって起こるｐＨ変化への低感受性を提供し、かつ対象の物質と緩衝剤化合物との間に充分な化学相溶性を有し、このため、広範囲のｐＨにわたる緩衝を得るために使用される異なる緩衝剤化合物に伴う化学的差異から生じる多くの問題を回避する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１〜４は、本発明の範囲内外での緩衝剤化合物を緩衝剤化合物の種々の濃度にて含む生育培地における、４つの異なる微生物種の相対的生育を示すグラフである。
【図２】図１〜４は、本発明の範囲内外での緩衝剤化合物を緩衝剤化合物の種々の濃度にて含む生育培地における、４つの異なる微生物種の相対的生育を示すグラフである。
【図３】図１〜４は、本発明の範囲内外での緩衝剤化合物を緩衝剤化合物の種々の濃度にて含む生育培地における、４つの異なる微生物種の相対的生育を示すグラフである。
【図４】図１〜４は、本発明の範囲内外での緩衝剤化合物を緩衝剤化合物の種々の濃度にて含む生育培地における、４つの異なる微生物種の相対的生育を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本明細書中で使用されるように、「緩衝剤」、「緩衝剤化合物」への言及およびこの基本の基語を含む用語における用語「緩衝剤」の使用は、ｐＨ緩衝剤化合物のことをいう。
【００２７】
本明細書中で使用されるように、用語「非干渉」は、緩衝剤化合物全体の電気的中性を達成するためにアミン−第四級アンモニウム緩衝剤化合物を提供された対イオンの記載に使用される場合、それが水性系にある場合に不溶性沈殿物の形成をもたらさない点で、対イオンが緩衝剤化合物全体の溶解性に干渉しないことを意味する。それはまた、溶液または混合物中で他の成分と望ましくない相互作用がないことをいう。
【００２８】
本明細書中で使用されるように、用語「化学結合」は、任意の置換基を定義するために使用される場合、該置換基により接続された原子間の直接の共有結合をいう。用語「炭素−炭素結合」は、２つの炭素原子間の化学結合を意味する。
【００２９】
本開示およびクレームの全体にわたって、開示された範囲および比率の数値限定が組み合わされ得、そして全ての間にある値は、その範囲の開示によって開示されているものとみなされる。本開示およびクレームの全体にわたって、基の任意のメンバーが、その基から削除され得る。本開示およびクレームの全体にわたって、種々の開示された要素の全ての可能な組み合わせが組み合わされ得、そして全てのそのような組み合わせが、本発明の範囲内に含まれるものとみなされる。別に特定しない限り、全ての温度が摂氏にて測定され、全てのプロセスが室温または外温にて行われ、全ての圧力が大気圧である。
【００３０】
特に別に記載しない限り、「ある（a）」、「ある（an）」、および／または「その（the）」への言及は、１つまたは１より多くを含み得、そして単数での項目への言及はまた、複数での項目を含むことが理解されるべきである。
【００３１】
本発明の特定の緩衝剤化合物は、特別な幾何学的または立体異性な形態で存在し得る。本発明は、本発明の範囲に含まれるように、シスおよびトランス異性体、それらのラセミ混合物を含むＲおよびＳ（ｄおよびｌ）光学異性体、ジアステレオマーおよびそれらの他の混合物を含む、全てのそのような化合物を考慮する。さらなる非対称炭素原子が、アルキル基のような置換基に存在し得る。全てのそのような異性体、ならびにそれらの混合物は、本発明に含まれることが意図される。
【００３２】
ヒドロキシド形態における、すなわち対イオンとしてＯＨ−を有する本発明のカチオン緩衝剤化合物は特に有用である。ヒドロキシド形態における本発明の緩衝剤化合物は、それらの自身としては固有かつ有用な特性を有する。これらの緩衝剤化合物は、無機カチオンを含まず、そしてその結果、水および有機溶媒中の両方で、固有の化学的および物理的特性を有する強イオン性のヒドロキシドである。
【００３３】
第四級アンモニウムヒドロキシドに関する重要な問題は、高いｐＨで脱アルキル化に対するそれらの安定性である。本明細書に開示される緩衝剤化合物のほとんどは、いくらかの高ｐＨ安定性（水中で２３℃、２日間におけるｐＨ＝１４）を有し、そして多くが、実質的な安定性、高ｐＨ安定性（水中で２３℃、３箇月間におけるｐＨ＝１４）を有する。一般に、そのような高いｐＨで、第四級窒素原子に結合するβ−ヒドロキシエチル基を有する化合物は最も安定性が悪く（数時間から数日）、第三級窒素原子に結合したβ−ヒドロキシエチル基を有するものも安定性が悪い（数日から数週）、そしてこれらの基を有しないものは最も安定性がよい（数箇月）。高ｐＨ安定性が問題でありかつカーボネートがヒドロキシドの受容可能な置換基である場合、カーボネートは、メタセシスまたはイオン交換法によって直接的に容易に調製され、あるいはヒドロキシド塩からＣＯ２を使用してカーボネートに変換される。
【００３４】
本明細書に記載のいくつかの両性イオン化合物は、対イオンを有しないものであり得る。本明細書に記載のカチオン緩衝剤化合物は、対アニオンを含まなければならず、そして本明細書に開示のアニオン緩衝剤化合物は、対カチオンを含まなければならない。固有の対アニオンまたは対カチオンは、全体として、緩衝剤に重要かつ有用な特性を与え得る。カチオン緩衝剤の合成の間、種々のアルキル化剤が使用されている。これにより、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＣＨ３ＯＳＯ３−、ＣＨ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＳＯ３−、ｐ−ＣＨ３Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＦ３ＣＯ２−などの異なるアニオンを有する各種カチオン緩衝剤に導かれる。ヒドロキシド形態のカチオン緩衝剤が取得可能なことにより、上記アニオン、即ちＮＯ３−、Ｆ−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、ＳＯ４２−、ＨＳＯ４−、ＣＯ３２−、ＨＣＯ３−、ＰＯ４３−、ＨＰＯ４２−、Ｈ２ＰＯ４−、（ＣＨ３Ｏ）２ＰＯ２−、ＣＨ３ＰＯ３２−、ＨＰＯ３２−、ＣＨ３ＰＯ３Ｈ−、Ｈ２ＰＯ３−、Ｈ２ＰＯ２−、Ｂ（ＯＨ）４−およびメチル基が別の低アルキル基（Ｃ１〜Ｃ４）で置換されている類似のアニオン、を含む特定の酸で緩衝剤ヒドロキシドを中和することによって、広範囲の緩衝剤化合物の合成が可能となる。強疎水性アニオンを含む別のクラスのカチオン緩衝剤は、ＣＣｌ３ＣＯ２−、ＣＢｒ３ＣＯ２−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＣｌＯ４−に相当する酸を使用して同様に調製される。なお、別のクラスのカチオン緩衝剤は、直鎖および分岐脂肪族および芳香族基（Ｒ＝Ｃ４〜Ｃ１８）を含む脂溶性アニオンを含む。緩衝剤は、Ｒ＝Ｃ４〜Ｃ１０の場合、イオン種またはイオン対種として、極性および非極性の有機溶媒中でより可溶性になる。さらに、Ｒ＝Ｃ１２〜Ｃ１８の場合、水中のミセル形成および界面活性剤特性が得られ得る。これらの化合物は、ＲＣＯ２−、ＲＳＯ３−、ＲＯＳＯ３−、ＲＯＰＯ３２−、（ＲＯ）２ＰＯ２−、ＲＰＯ３２−を含む、塩を生成するそれらの酸から容易に調製される。いくつかの例では、有用なアニオンが不安定な酸と関連する。これら例では、ＮＯ２−、ＨＳＯ３−、ＳＯ３２−、Ｓ２Ｏ３２−塩を形成するイオン交換法によって緩衝剤化合物が調製される。
【００３５】
アニオン緩衝剤化合物はカチオン対イオンを含む。ｐＨが充分酸性である場合、Ｎａ＋およびＫ＋ならびにある場合にはＮＨ４＋が最も共通して使用される。特別な溶解特性が要求される場合、有機カチオンがしばしば許容可能である：第四級アンモニウム、二第四級アンモニウム（di-quaternary ammonium）、ホスホニウム、スルホニウム、スルホキソニウム塩が代表的な有機カチオンである。溶解性が許容しかつニーズが要求する場合、アルカリ土類カチオン、ランタニドカチオン、遷移金属カチオンおよび後遷移金属（post transition metal）カチオンがアニオン緩衝剤のための許容可能な対イオンであり得る。
【００３６】
カチオン緩衝剤のヒドロキシド塩−アニオン緩衝剤の酸形態：
ヒドロキシド形態、すなわち対イオンとしてＯＨ−を有するカチオン緩衝剤化合物が特に有用である。ある場合には、これらの化合物は、水または極性有機溶媒中のＢａ（ＯＨ）２、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ａｇ２Ｏを用いたメタセシス反応によって調製され得る。より好ましくは、これらの化合物は、水中での電気分解／電気透析または水もしくは極性有機溶媒中でのイオン交換法によって調製される。ヒドロキシド形態の緩衝剤は、それらの中またはそれ自体で固有かつ有用な特性を有する。無機カチオンを含まない強イオン性ヒドロキシドは、水および有機溶媒の両方中で固有の化学的および物理的特性を有する。ヒドロキシド塩の１つの重要な使用は、弱または強酸を使用した単純な中和反応による多くの異なる化合物の都合の良い調製である（以下参照）。
【００３７】
アニオン緩衝剤の酸形態は、ユーザーが適切な無機ヒドロキシド、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨを使用することによって任意の所望の塩を作ることを可能にする。さらに、アニオン緩衝剤酸およびカチオン緩衝剤ヒドロキシドは、混合され得、無用の塩を生成することなく、混合緩衝系を形成する。
【００３８】
緩衝アニオンと組みあわせた緩衝カチオン
本発明の別の実施形態による緩衝剤化合物の非常に有用かつ固有の特性は、カチオン緩衝剤化合物とアニオン緩衝剤化合物との組み合わせであり、これは、特に本発明の実施形態によるアニオン緩衝剤化合物および従来のアニオン緩衝剤化合物を含む。その結果、都合のよい濃度で広範囲の緩衝能力を有する、有用な緩衝剤の組み合わせが得られる。いくつかの適用において、カチオン緩衝剤は、不活性、非反応性のアニオンを要する。しかしながら、他の適用において、緩衝アニオンは完全に許容可能である。本明細書に記載されるほとんどのカチオン緩衝剤は、水性溶媒中で許容可能な溶解特性を有する塩を形成する多くの緩衝アニオンと相溶性がある。これはまた、ホルメート、アセテート、ビカーボネート、ヒドロジェンホスフェート、ジヒドロジェンホスフェートおよびボラートを含む。これはまた、本明細書に記載されるタイプのアミノアルカンスルホン酸およびアニオン緩衝剤を含む、広範囲の共通に使用されるアニオン緩衝剤も含む。記載するように、１つの実施形態では、カチオン緩衝剤およびアニオン緩衝剤（各々本発明の範囲内）は、使用のために混合され得、かなり広範囲のｐＨにわたる緩衝が得られる。本明細書ですべて挙げることができない種々の変化する濃度比率を有する多くの有用な組み合わせがある。ヒドロキシド型のカチオン緩衝剤および酸性（プロトン化された）型でのアニオン緩衝剤の利用可能性は、これが存在するとより高いイオン強度、より高い導電性およびより高い浸透圧を導き得る無用な塩（例えば、ＮａＣｌ）を生成せずに、多くの緩衝の組み合わせを作ることを可能にする。ｐＫａ値が約１から約２ｌｏｇＫ単位離れて間隔を空けたカチオンおよびアニオン緩衝剤の変化する組み合わせを選択し得る。最初に、およそ等濃度が選択される。もちろん、必要とされ得るとき、さらなる酸（例えば、ＨＣｌ）、塩基（例えば、ＮａＯＨ）および塩（例えば、ＮａＣｌ）が添加され得る。多くの有用な第２、第３およびずっと高い組み合わせが可能である。アニオンおよびカチオン緩衝剤の両方の数例が、説明のために与えられており、カチオン緩衝剤の任意の１つがアニオン緩衝剤の１つと組み合わされ得、そのような緩衝範囲の制御を提供する。周知の緩衝剤（ＭＯＰＳＯ、ＭＯＰＳ、ＣＨＥＳ、ＭＥＳ、ＴＥＳ、ＨＥＰＥＳ）に関しては、化学構造および略語の標準編集物を参考のこと。本明細書に記載される新しいカチオン緩衝剤に関しては、本明細書の終わり付近の典型的な構造式および略号を参照のこと。
【００３９】
【表２】
0005671626.tif 000007
【００４０】
有用な生理的緩衝剤化合物の重要な特性は、低金属結合特性を有することである。本発明のほとんどの実施形態による緩衝剤化合物は、金属結合（錯体形成）作用がほとんどないか、あるいは全くない。酢酸塩およびリン酸塩のようなほとんどのアニオン緩衝剤が金属（アルカリ土類金属および遷移金属）にある程度結合する一方、これは、カチオン、アミンベースの緩衝剤においてはほとんど問題とならない。そのような緩衝剤は、カルシウムおよびマグネシウムならびに他のアルカリ土類金属と親和性がない。アンモニアは、いくつかの遷移金属のための良好なリガンドであり得る一方、第三級アミン、特により大きなアルキル基（エチルおよびそれより大きい）を含む第三級アミンは、ずっと弱く結合する。特にいくつかの通常のジアミン、α−アミノカルボン酸、α−アミノリン酸および関連の化合物に関して金属キレート化が問題であり得る一方、本明細書中に記載されるアミン−クワット緩衝剤に関して、このことは正しくない。なぜなら、二第三級アミンの２つの窒素原子の１つが「四級化」されており、それによりアミン窒素原子の一つが第四級窒素原子によって置換されるため、である。キレート化が解消されるだけではなく、隣接する正電荷もまた、残存の第三級窒素への金属の結合を強く妨げる。通常温和であるが、一般の緩衝剤（例えば、ＴＲＩＳ、ＨＥＰＥＳ、ＭＯＰＳＯおよびトリエタノールアミン）にてしばしば見られる。そこに含まれるエタノールアミン基（２−ヒドロキシエチルアミノ）は、ある環境下で水性溶媒中の遷移金属カチオン（例えば、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋）に結合し得る。２−ヒドロキシエチル基は、水溶解性および生物相溶性を向上させ、そしてそれらはまた結合アミンのｐＫａ値を低下させる。しかしながら、これらの基は、高いｐＨにて、弱い金属結合および化学的安定性の低下を時には導く。しかしながら、本発明において、２−メトキシエチル基はまた、水性溶解能を高めかつアミンのｐＫａに同様の効果を有するが、金属と全く結合せず、そして高いｐＨに安定である。本発明において、第四級窒素原子に結合するホスホノメチル基およびカルボキシメチル基は、金属結合を向上させ得るが、この向上はこれらの基が第四級アンモニウム窒素原子に結合する場合、金属結合常に向上させるわけではない。
【００４１】
生理的緩衝剤の別の有用な特性は、ヒト、動物および微生物への低毒性であり、かつ細胞生育抑制がないことである。本発明の実施形態による緩衝剤化合物は、動物および微生物に対してほとんどまたは全く毒性を示さず、かつそのような系において、ほとんどまたはまったく生育阻害を示さない。微生物のための従来の生育培地および発酵培地は、通常、アニオンタイプの天然および添加の緩衝剤化合物を含む。ミリスチルベンジルジメチルアンモニウムクロライドのような、特定のカチオン界面活性剤が静菌性および殺菌特性を有することが知られる。本発明の実施形態による緩衝剤化合物は、微生物生育アッセイにて試験されたとき、実質的に生育阻害を示さない。
【００４２】
以下により詳細に説明されるように、４つの異なる一般的な微生物に関して、最適化された生育条件（温度、時間、培地、ｐＨ）下、本発明による５つのカチオン緩衝剤（全ての５つのカチオン緩衝剤の濃度を変化させる）、および３つの標準中性／アニオン緩衝剤（ＴＲＩＳ、ＭＥＳ、ＴＥＳ）を用いて、用量反応、生育阻害研究を行ったところ、急性毒性の証拠は観察されず、そして１００ｍＭ以下の緩衝剤濃度で、カチオン緩衝剤は生育阻害を示さない。２００〜５００ｍＭで、標準緩衝剤を含む全ての緩衝剤が、いくらかの生育阻害を示す（以下参照）。このように、本発明によるこれらの緩衝剤は、微生物への低毒性を示す。
【００４３】
本発明による緩衝剤化合物と、使用される生育培地との間の相溶性の問題（沈殿物、無着色、無臭）は、滅菌前または後においては観察されないことがいえる。
【００４４】
上記要約にて記載したように、種々の実施形態にて、本発明は、プロトン化または非プロトン化アミン−第四級アンモニウム化合物、および化学的または生物学的組成物を緩衝する方法に関する。この方法は、少なくとも１種のプロトン化または非プロトン化アミン−第四級アンモニウム化合物の有効な緩衝量を組成物に添加する工程を含み、該アミン−第四級アンモニウム緩衝剤化合物は一般式を有し：
【００４５】
【化３】
0005671626.tif 000008
【００４６】
ここで、変数は上で定義したとおりであり、かつ以下にさらに説明される。
【００４７】
２つの窒素原子を分離する炭素原子の数を決定する際に、ｎは、０〜４の範囲の整数値を有する。このため、一第四級化（monoquaternized）Ｎ含有分子は、１，２−エチレンジアミン構造（ｎは０）、１，３−プロパンジアミン構造（ｎは１）、１，４−ブタンジアミン構造（ｎは２）、１，５−ペンタンジアミン構造（ｎは３）または１，６−ヘキサジアミン構造（ｎは４）（各々の場合において、アミンの１つは四級である）を有する。もし２つより少ない炭素原子が窒素原子同士を隔てるとき（１つは四級化される）、残り第三級窒素原子のｐＫａは、有用な値の範囲外となり、かつ化学的安定性が低下する（加水分解）。もし、６つより少ない炭素原子が窒素原子同士を隔てるとき、ｐＫａはほとんど変化せず分子量が過度に大きくなる。
【００４８】
序文で述べたように、緩衝剤化合物はプロトン化または非プロトン化され得る。つまり、ｋまたはｊが０である場合、緩衝剤化合物の第三級窒素原子は非プロトン化され、そしてｋまたはｊあるいはその両方が１の場合、緩衝剤化合物の第三級窒素原子がプロトン化される。もちろん認識され得るように、種々のＧおよび／またはＲ基は、同様にプロトン化または非プロトン化した状態であり得る。しかしながら、現在開示されかつ請求の範囲に記載された緩衝剤化合物は、プロトン化または非プロトン化されるように規定され得、この規定は、第三級（例えば、アミン）窒素原子の状態、およびプロトン化されていることをいう。一般に化学において、アミンのような非プロトン化化合物は、プロトン化されると、非プロトン化化合物であった場合よりも新しくかつ異なる化合物であると考えられることを銘記すべきである。例えば、プロトン化および非プロトン化アミン化合物は、一般に異なるＣＡＳ（ケミカルアブストラクツ）番号を有する。
【００４９】
本発明による緩衝剤化合物において、各Ｇ１、Ｇ３およびＧ５は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素である。本発明者らは、本発明による最も汎用かつ有用な緩衝剤化合物は、各Ｇ１、Ｇ３およびＧ５が比較的小さな基、水素、メチルまたはエチルである化合物であることを発見した。より大きな有機基（例えば、プロピルまたはブチル）が使用され得ることが可能である一方、有機基の長さまたはサイズは、より小さな基を越えて増加するので、緩衝剤化合物の有用性は、分子量が増加するにつれて低下する。
【００５０】
本発明による緩衝剤化合物において、化合物中に存在する各Ｇ２およびＧ４基は、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ，−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素である。本発明者らは、この置換基に、広範囲の変動性を与えることによって、緩衝剤化合物の緩衝特性に悪影響が得られ得ることを発見している。１つ以上の−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ，−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−基を導入することによって、その化合物の緩衝剤調合特性が正確に調整されかつ制御される。Ｇ２およびＧ４の上記定義により、該化合物中のいくつかのＧ２およびＧ４が、−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−基のうちの１つまたは混合物である可能性を与え、その一方で、該化合物中の他のＧ２およびＧ４基が、−Ｈ、−ＣＨ３および−Ｃ２Ｈ５基のうちの１つまたは混合物である可能性を与える。
【００５１】
本発明による緩衝剤化合物において、該化合物中に存在する各Ｇ６基は、−Ｈ、−ＯＨ、−ＣＨ３、−ＯＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ，−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分である。本発明者らは、この置換基に、広範囲の変動性を与えることにより、緩衝剤化合物の緩衝特性に劇的な影響が得られ得ることを発見した。１またはそれ以上の−Ｈ、−ＯＨ、−ＣＨ３、−ＯＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ，−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−基を導入することによって、その化合物の緩衝剤調合特性がより精密に調整され制御される。上記変動と、ｎの値と組み合わせることによって、分子中のＧ６基の数が０から４までの範囲となり得、そしてその結果、もし存在する場合は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５以外の基の数が制御され得る。Ｇ６の上記定義により化合物中のいくつかのＧ６基の他の基は、−ＯＨ、−ＣＨ２ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−基のうちの１つまたは混合物である一方、化合物中のＧ６基の他の基は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５基のうちの１つまたは混合物である可能性が与えられる。
【００５２】
本発明による緩衝剤化合物において、各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５基は、多様な化合物を生成するために独立して選択され、それは、非環状構造、炭素環、複素環、および二環状構造を含む構造、ならびにこれらのバリエーションを形成する際以外には使用されないＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５基のいずれかについての付加的な官能基の導入を含む構造の１つ以上の組み合わせを含み；そしてまた上記いずれかの組み合わせを含む。以下の開示は、種々の選択肢およびその選択肢の組み合わせをカバーし、これらの全ては、ｐＨの全範囲にわたって非常に広範囲の緩衝剤調合特性を得るために適切に選択され得、そして、本発明の要約にて上記記載の特定の利益のいくつかまたは全てを含む。
【００５３】
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＨ（ＣＨ３）２、−シクロヘキシル、−Ｃ２Ｈ４ＯＨ、−Ｃ２Ｈ４ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３ＮＨＣ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３Ｎ（ＣＨ３）Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）２、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＳＯ３−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２Ｈ、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ２、から独立して選択される化学的部分であって、ｍが０、１、２または３であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、あるいはＲ５は、化学的部分−［ＣＧ７Ｇ８−（ＣＧ７Ｇ９）ｒ−ＣＧ７Ｇ８−ＨｊＮＲ６Ｒ７］ｊ＋であり、各Ｇ７は、−Ｈ、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５から独立して選択される化学的部分であり、各Ｇ８は、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＯ２Ｈ，−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であり、Ｇ９は、−Ｈ、−ＣＨ３、−ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ２Ｈ５、−ＯＨ、−ＣＯＨ３、−ＣＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＰＯ３Ｈ２、−ＣＯ２−、−ＳＯ３−、−ＰＯ３Ｈ−、および−ＰＯ３２−から独立して選択される化学的部分であって、ｒが０〜４の範囲の整数値を有し、そしてｊが０または１であり、そして各Ｒ６およびＲ７は、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−ＣＨ（ＣＨ３）２、−シクロヘキシル、−Ｃ２Ｈ４ＯＨ、−Ｃ２Ｈ４ＯＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３ＮＨＣ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）２−３Ｎ（ＣＨ３）Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）ＮＨＣＨ３、−（ＣＨ２）１−３Ｃ（Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）２、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＳＯ３−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＣＯ２Ｈ、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３２−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ−、−ＣＨ２（ＣＧ５Ｇ６）ｍＰＯ３Ｈ２から独立して選択される化学的部分であり、ｍが０、１、２または３である。上記において、Ｇ５およびＧ６基は、他のＧ基の一般的な定義において、上記のように定義される。本明細書で定義されるように、上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５についての上記置換基は、独立して選択され得、そして、次のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基の組み合わせのいずれとも組み合わされ得る。
【００５４】
上記実施形態による緩衝剤化合物の例には、後述に示すような構造が含まれる。
【００５５】
上で述べたように、いくつかの実施形態では、種々の置換基ＧおよびＲが、環状の化学的部分中に結合され得る。以下には、本発明の範囲内の種々の環状の化学的部分を記載する。アミン−第四級アンモニウム緩衝剤化合物が環状の化学的部分を含む実施形態では、環状の化学的部分が、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）から選択される１つ以上である。
【００５６】
環状基（ａ）：
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、（ａ）Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３Ｒ４、およびＲ５の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、対Ｒ１／Ｒ２および／または対Ｒ３／Ｒ４および／または対Ｒ３／Ｒ５および／または対Ｒ４／Ｒ５が、個々におよび独立して−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（Ｃ（Ｏ）Ｇ１）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｇ１）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−、＝Ｃ（ＮＧ１２）２、
【００５７】
【化４】
0005671626.tif 000009
【００５８】
である。
【００５９】
そのため、これらの実施形態によれば、対Ｒ１／Ｒ２および／または対Ｒ３／Ｒ４および／または対Ｒ３／Ｒ５および／または対Ｒ４／Ｒ５が、個々におよび独立して、Ｎ含有複素環、モルホリニウム環、またはグアニジニウム基を形成する。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、一方または両方の非第四級化窒素原子または第四級化窒素原子が、環構造の一部になり得、あるいはグアニジニウム部分の一部であり得る。これらの実施形態の緩衝剤化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５についての残りの置換基は、独立に選択され得、かつＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基の上記定義のいずれかと組み合わされ得る。
【００６０】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は以下を含み、その一般式において、対Ｒ１／Ｒ２の非プロトン化フラグメントについては、ここに記載のアミン−第四級アンモニウム化合物についてである：
【００６１】
【化５】
0005671626.tif 000010
【００６２】
対Ｒ１／Ｒ２は、以下に例示の基を形成し得、かつアミン−第四級アンモニウム化合物の残りは、残りの組み合わせのいずれかに記載されるようであり得る：
【００６３】
【化６】
0005671626.tif 000011
【００６４】
本明細書の他の箇所に記載のように、上記例示の基の非プロトン化アミン窒素がプロトン化され得ることも認識される。
【００６５】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は以下を含み、その一般式において、四級フラグメントについては、ここに記載のアミン−第四級アンモニウム化合物についてである：
【００６６】
【化７】
0005671626.tif 000012
【００６７】
対Ｒ３／Ｒ４（または、等価に、Ｒ３／Ｒ５またはＲ４／Ｒ５によって形成される対）は、以下に例示の基を形成するために結合され得、かつアミン−第四級アンモニウム化合物の残りは、残りの組み合わせのいずれかに記載されるようであり得る：
【００６８】
【化８】
0005671626.tif 000013
【００６９】
上記対の記載によるいくつかの実施形態では、対Ｒ１／Ｒ２と、対Ｒ３／Ｒ４またはＲ３／Ｒ４もしくはＲ３／Ｒ４のうちの１つと、の両方が化学的部分を形成し得、これは、両対が同じ緩衝剤化合物中に存在するように形成され得る。そのため、これらの実施形態によれば、対Ｒ１／Ｒ２と、対Ｒ３／Ｒ４、またはＲ３／Ｒ５もしくはＲ４／Ｒ５のうちの１つとの両方が個別におよび独立して多環のＮ含有複素環を形成し得る。そして、２つの対のうちの１つもしくは両方がグアニジン部分を形成し得、そして１つの対がグアニジニウム基を形成する場合、他の対は上記環状基のいずれかを形成し得る。
【００７０】
対Ｒ１／Ｒ２、Ｒ３／Ｒ４、Ｒ３／Ｒ５、およびＲ４／Ｒ４の上記実施形態の全てにおいて、アミン−第四級アンモニウム化合物の残余は、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得る（すなわち、対を形成していない任意のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基の各々、および他の変数が、本明細書に定義されるように、適切に選択され得る）。
【００７１】
環状基（ｂ）：
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し得る。これは、結合基として採用されるＲ１／Ｒ３、Ｒ１／Ｒ４、Ｒ１／Ｒ５、Ｒ２／Ｒ３、Ｒ２／Ｒ４またはＲ２／Ｒ５の１つ以上が、個々におよび独立して−（ＣＧ１Ｇ２）ｇ−（ｇは２または３であり、そしてｎは０または１である）であるように形成される。このため、これらに実施形態によれば、結合された１つ以上の対が、分子の残りとともに、六員環（ｇ＝２、ｎ＝０）または七員環（ｇ＝２、ｎ＝１またはｇ＝３、ｎ＝０）、あるいは八員環（ｇ＝３、ｎ＝１）を形成する。これらは、こうして形成された単数または複数の環に非第四級窒素原子および第四級窒素原子を含む。さらに、１つの実施形態では、結合Ｒ１／Ｒ３および結合Ｒ２／Ｒ４（または結合Ｒ１／Ｒ４および結合Ｒ２／Ｒ３）基が−（ＣＧ１Ｇ２）ｇ−である場合、六、七または八員環を含み得る二環状緩衝剤化合物が形成される。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、両窒素原子が環に含まれる。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５についての残りの置換基が、独立に選択され、そして、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基の上記定義のいずれかと組み合わされ得る。
【００７２】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、以下を含む：
【００７３】
【化９】
0005671626.tif 000014
【００７４】
上記実施形態による例示の二環の緩衝剤化合物は、以下の構造を含む：
【００７５】
【化１０】
0005671626.tif 000015
【００７６】
Ｒ１／Ｒ３、Ｒ１／Ｒ４、Ｒ１／Ｒ５、Ｒ２／Ｒ３、Ｒ２／Ｒ４またはＲ２／Ｒ５の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン−第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得る（すなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していない任意のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基の各々、および他の変数が適切に選択され得る）。
【００７７】
環状基（ｃ）：
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、一対として採用されるＧ１およびＧ３、Ｇ２およびＧ４、Ｇ１およびＧ４またはＧ２およびＧ３から選択される一対が、単一の化学的部分−（ＣＧ１Ｇ６）ｑ−を形成し得る。ここで、ｑは整数値０〜４を有し、ｎは一般式にて上記に定義したようであり、そして、ｑおよびｎの合計が整数値３または４を有し、そしてｑ＝０の場合、−（ＣＧ１Ｇ６）ｑ−は、炭素−炭素単結合であり得る。これらの実施形態にて形成される構造は、五員環（ｑ＋ｎ＝３）または六員環（ｑ＋ｎ＝４）炭素環であり得る。観察され得るように、ｎ＝０の場合、−（ＣＧ１Ｇ６）ｑ−基は、炭素−炭素単結合となり、２つの窒素原子は、２つの炭素原子によって隔てられ、そしてｎ＝１の場合、２つの窒素原子は、３つの炭素原子によって隔てられ得る。Ｇ６基の数は３または４であり得、（ｑ＋ｎ）の合計に等しい。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５の置換基が、独立に選択され、かつ残りのＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基のいずれかと組み合わされ得る。−（ＣＧ１Ｇ６）ｑ−基のＧ１およびＧ６基は、Ｇ１およびＧ６基において上に上述したように、独立して定義される。
【００７８】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、Ｇ１およびＧ３、Ｇ２およびＧ４、Ｇ１およびＧ４またはＧ２およびＧ３が上述のように採用されるとき、以下の六員環を含み：
【００７９】
【化１１】
0005671626.tif 000016
【００８０】
そして以下の五員環を含む：
【００８１】
【化１２】
0005671626.tif 000017
【００８２】
Ｇ１およびＧ３、Ｇ２およびＧ４、Ｇ１およびＧ４またはＧ２およびＧ３対の上記実施形態の全てにおいて、アミン−第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得る（すなわち、対を形成していない任意のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびに対を形成していないＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基、および他の変数が、本明細書に定義されるように適切に選択され得る）。
【００８３】
環状基（ｄ）：
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、Ｇ１およびＧ２、Ｇ３およびＧ４、および／またはＧ５およびＧ６の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し得、これは、対が個々におよび独立して、ｗが４〜５の整数値を有する−（ＣＧ１Ｇ６）ｗ−であるように形成される。観察され得るように、これらの実施形態にて形成される構造は、アミン窒素および第四級窒素がこのような形成環のメンバーではない五または六員炭素環であるが、どちらか一方の窒素原子が別の環のメンバーであり得る。これは、アミン−第四級アンモニウム緩衝剤化合物における上記一般式の変数の定義に依存する。観察され得るように、Ｇ５およびＧ６の対では、ｎが１以上でなければならず、そしてｎが１より大きければ、多数の−（ＣＧ１Ｇ６）ｗ−環を有する可能性が生じる。一つの実施形態では、ｎが２以上の場合、全ての−（ＣＧ５Ｇ６）ｎ−基の全てまたはそれより少ない数の基が−（ＣＧ１Ｇ６）ｗ−環から生じ得る。
【００８４】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、記載のようにＧ１およびＧ２、Ｇ３およびＧ４、またはＧ５およびＧ６が一対として採用される場合、以下の五員（ｗ＝４）および六員（ｗ＝５）環を含む：
【００８５】
【化１３】
0005671626.tif 000018
【００８６】
Ｇ１およびＧ２、Ｇ３およびＧ４、ならびに／またはＧ５およびＧ６の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン−第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得る（すなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していない任意のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基、および他の変数が適切に選択され得る）。
【００８７】
環状基（ｅ）：
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、Ｒ１およびＧ３、Ｒ１およびＧ４、Ｒ２およびＧ３、Ｒ２およびＧ４、Ｒ３およびＧ１、Ｒ３およびＧ２、Ｒ４およびＧ１、Ｒ４およびＧ２、Ｒ５およびＧ１、ならびに／またはＲ５およびＧ２の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し得、これは、該対が、個々におよび独立して、ｓが１〜３の整数値を有し、ｎが０〜２の整数値を有し、およびｓおよびｎの合計が２〜３の整数値を有する−（ＣＧ１Ｇ２）Ｓ−であるように形成される。これらの実施形態では、一般式および種々の他の実施形態についてｎの範囲が、０〜４よりむしろ０〜２に限定される。これらの実施形態で形成される構造は、五員（ｓ＋ｎ＝２）または六員（ｓ＋ｎ＝３）の窒素含有複素環であり、非第四級窒素原子または第四級窒素原子のいずれか一方のみが任意の所定の環内にあり得る。すなわち、環状基（ｅ）の実施形態によれば、非第四級窒素原子および第四級窒素原子の両方が同じ環内にある実施形態がない。いくつかの実施形態では、２つの基（例えば、Ｒ１／Ｇ３およびＲ３／Ｇ１の両方）のそれぞれからの一対が−（ＣＧ１Ｇ２）Ｓ−基であるとき、二環状構造が形成され得、その場合は、環が五、六または七員であり得、ｓおよびｎの値の選択に依存する。観察され得るように、ｎ＝０の場合、２つの窒素原子が最小限２つの炭素原子によって隔てられ、かつ分子がＧ６基を含まず、そしてｎ＝１の場合、２つの窒素原子が最小限３つの炭素原子によって隔てられ、かつ分子がＧ６基を含む。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、残余のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５の置換基が、独立に選択され、かつ残余のＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、およびＧ６基についての上記独立した定義のいずれかと組み合わされ得る。−（ＣＧ１Ｇ２）ｓ−基のＧ１およびＧ２基が、上述のＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５基の全てについて記載したように独立して定義され得る。
【００８８】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、Ｒ１およびＧ３、Ｒ１およびＧ４、Ｒ２およびＧ３、Ｒ２およびＧ４の１つが、一対として採用され、そして対が−（ＣＧ１Ｇ２）Ｓ−であるような化学的部分を形成する場合、以下を含む：
【００８９】
【化１４】
0005671626.tif 000019
【００９０】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、Ｒ３およびＧ１、Ｒ３およびＧ２、Ｒ４およびＧ１、またはＲ４およびＧ２の１つが、一対として採用され、そして対が−（ＣＧ１Ｇ２）Ｓ−であるような化学的部分を形成する場合、以下を含む：
【００９１】
【化１５】
0005671626.tif 000020
【００９２】
Ｒ１およびＧ３、Ｒ１およびＧ４、Ｒ２およびＧ３、Ｒ２およびＧ４、ならびに／またはＲ３およびＧ１、Ｒ３およびＧ２、Ｒ４およびＧ１、Ｒ４およびＧ２、Ｒ５およびＧ１、またはＲ５およびＧ２の対の上述の実施形態の全てにおいて、アミン−第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得る（すなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していないＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基、および他の変数が適切に選択され得る）。
【００９３】
環状基（ｆ）：
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、Ｒ１およびＧ５、Ｒ１およびＧ６、Ｒ２およびＧ５、Ｒ２およびＧ６、Ｒ３およびＧ５、Ｒ３およびＧ６、Ｒ４およびＧ５、Ｒ４およびＧ６、Ｒ５およびＧ５、ならびに／またはＲ５およびＧ６の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成する。これは、該対が、個々におよび独立して、ｖが整数値０〜３を有し、ｎが整数値１〜４を有し、ならびにｖおよびｎの合計が整数値３〜４を有する−（ＣＧ１Ｇ２）Ｖ−であり、そしてｖ＝０の場合、−（ＣＧ１Ｇ２）０−が単一の炭素−炭素結合であるように形成される。これらの実施形態にて形成される構造は、五員、六員またはより大きな窒素含有複素環であり、非第四級窒素原子または第四級窒素原子の一方のみが任意の所定の環内にあり得る。すなわち、環式基（ｅ）の実施形態によると、非第四級窒素原子および第四級窒素原子の両方が同じ環内にある実施形態はない。
【００９４】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、Ｒ１およびＧ５、Ｒ１およびＧ６、Ｒ２およびＧ５、Ｒ２およびＧ６の１つが、一対として採用され、かつ化学的部分を形成し、この対が、Ｒ１（Ｒ２を含む対について同様）を含む対の−（ＣＧ１Ｇ２）Ｖ−基である場合、以下の構造を有する化合物を含む：
【００９５】
【化１６】
0005671626.tif 000021
【００９６】
上記のこれらの特定の構造式から明らかであるように、これらの実施形態では、第三級窒素原子が環内にあり、かつ第四級窒素が環に結合する側鎖上にある。
【００９７】
上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、Ｒ３およびＧ５、Ｒ３およびＧ６、Ｒ４およびＧ５、Ｒ４およびＧ６、Ｒ５およびＧ５、ならびに／またはＲ５およびＧ６の１つが、一対として採用され、そして該対が−（ＣＧ１Ｇ２）ｚ−基であるように、化学的部分を形成する。そして、それは以下を含む：
【００９８】
【化１７】
0005671626.tif 000022
【００９９】
Ｒ１およびＧ５、Ｒ１およびＧ６、Ｒ２およびＧ５、Ｒ２およびＧ６、Ｒ３およびＧ５、Ｒ３およびＧ６、Ｒ４およびＧ５、Ｒ４およびＧ６、Ｒ５およびＧ５、ならびに／またはＲ５およびＧ６の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン−第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得る（すなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していない任意のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基の各々、および他の変数が適切に選択され得る）。
【０１００】
環状基（ｇ）：
本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、Ｒ１およびＧ１、Ｒ１およびＧ２、Ｒ２およびＧ１、Ｒ２およびＧ２、Ｒ３およびＧ３、Ｒ３およびＧ４、Ｒ４およびＧ３、Ｒ４およびＧ４、Ｒ５およびＧ３、ならびに／またはＲ５およびＧ４の１つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、これは、該対が、個々におよび独立して、ｕが整数値３〜４を有し、そしてｎが整数値０〜４を有する−（ＣＧ１Ｇ２）ｕ−である：
【０１０１】
【化１８】
0005671626.tif 000023
【０１０２】
Ｒ１およびＧ１、Ｒ１およびＧ２、Ｒ２およびＧ１、Ｒ２およびＧ２、Ｒ３およびＧ３、Ｒ３およびＧ４、Ｒ４およびＧ３、Ｒ４およびＧ４、Ｒ５およびＧ３、ならびに／またはＲ５およびＧ４の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン−第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得る（すなわち、対を形成していない任意のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５ならびにＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５およびＧ６基の各々、および他の変数が、本明細書に定義されるように、適切に選択され得る）。
【０１０３】
アミン−第四級アンモニウム化合物は、定義によって、第四級窒素原子上に正電荷を有する。この正電荷は、負に荷電した化学的部分によって均衡され、全体として化合物における電気的中性を得る。本明細書で使用されるように、用語「電気的中性」とは、化学的な化合物が正味ゼロの電荷を有しなければならず、かつそのような正味ゼロ荷電を有する化合物が電気的中性であるという当該技術分野において認識される原理をいう。このように、アミン−第四級アンモニウム化合物は、全体として電気的中性を有しなければならない。そのような電気的中性を得るために、化合物全体のアミン−第四級アンモニウム部分上の正味電荷が何であっても、ゼロ正味電荷（例えば、両性イオンのように内部で電気的中性であるか、または本明細書で定義された「ＣＩ」（「Ｃｏｕｎｔｅｒ−ｉｏｎ」（対イオン）と関連していずれかでなければならず、これにより化合物全体においてのアミン−第四級アンモニウム部分上の非ゼロ正味電荷を平衡させる。理解され得るように、アミン−第四級アンモニウム部分は、荷電した置換基の数およびタイプ（すなわち、アミン窒素原子のプロトン化または非プロトン化）に依存して、正味正または正味負の電荷を有するため、アニオン置換基の数、およびこれらのアニオン置換基が、アミン−第四級アンモニウム化合物のｐＫａにてプロトン化される。
【０１０４】
したがって、本発明によれば、ＣＩは、必要に応じて、アミン−第四級アンモニウムが非干渉対イオンまたは対イオンの混合物であり、化合物全体の電気的中性を維持する。上記のように、アミン−第四級アンモニウム化合物上の正味電荷全体が、（ｊ＋ｋ−ｚ＋１）の量の値に等しい。ここで、上記規定のように、ｚは、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６、Ｇ８、Ｇ９内に含まれる各カルボン酸塩、スルホン酸塩およびリン酸塩部分上の全ての負電荷の数値合計の絶対値に等しく、かつｊおよびｋが非プロトン化化合物において０であり、そしてｊおよびｋが完全なプロトン化化合物において１である。
【０１０５】
ＣＩ基の数は、上記一般式中に「ｄ」と示される。本発明によれば、ｄは│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│（すなわち、一価の対イオンについては量（ｊ＋ｋ−ｚ＋１）の絶対値）、二価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／２、三価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／３、四価の対イオンについては│ｊ＋ｋ−ｚ＋１│／４に等しい。量（ｚ−ｊ−ｋ−１）の記号（すなわち、＋または−）が対イオン上の電荷を反映し、それは、（ｚ−ｊ−ｋ−１）が負またはマイナス（−）の場合、ＣＩがアニオンであり、そして（ｚ−ｊ−ｋ−１）が正またはプラス（＋）の場合、ＣＩはカチオンであり、そして（ｚ−ｊ−ｋ−１）がゼロの場合、ｄはゼロであり対イオン（ＣＩ）がないことを意味する。
【０１０６】
１つの実施形態では、ＣＩは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＯＨ−、Ｆ−、ＯＣＨ３−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、ＣＦ３ＣＯ２−、ＮＯ３−、ＣｌＯ４−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ３−、Ｈ２ＰＯ４−、ＣＨ３ＯＣＯ２−、ＣＨ３ＯＳＯ３−、ＣＨ３ＳＯ３−、ＣＦ３ＳＯ３−、Ｈ２ＰＯ３−、ＣＨ３ＰＯ３Ｈ−、ＨＰＯ３２−、ＣＨ３ＰＯ３２−、ＣＯ３２−，ＳＯ４２−、ＨＰＯ４２−およびＰＯ４３−から選択される非干渉アニオンまたは非干渉アニオンの混合物である。
【０１０７】
１つの実施形態では、ＣＩは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、ＮＨ４＋、Ａｇ＋、Ｔｌ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、ＶＯ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋、Ｈｇ２＋、Ｅｕ２＋、ＵＯ２２＋、Ｐｂ２＋、Ａｌ３＋、Ｇａ３＋、Ｓｃ３＋、Ｙ３＋、ＢｉＯ＋、Ｌａ３＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｙｂ３＋、Ｌｕ３＋およびＴｈ４＋から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物である。
【０１０８】
１つの実施形態では、ＣＩは：プロトン化第一アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第二アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第三アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、脱プロトン化アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンジアミン、第四級アルキルまたはヒドロキシアルキルアンモニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホキソニウム化合物、第四級アルキルまたはヒドロキシアルキルホスホニウム化合物および二第四級アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンアンモニウム化合物から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物であって、上記アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルおよびヒドロキシアルキレン基は、１から３つの炭素原子を含み、そして上記カチオンまたはカチオンの混合物は、本明細書に定義されるような第四級アンモニウム緩衝剤化合物ではない。
【０１０９】
１つの実施形態では、ＣＩは、１〜１３の範囲のｐＫａ値を有する、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝カチオンの混合物であり、そして、ＣＩは、本明細書に定義されるようなアミン−第四級アンモニウム化合物ではない。
【０１１０】
１つの実施形態では、ＣＩは、１〜１３の範囲のｐＫａ値を有する、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝カチオンの混合物であり、そして、ＣＩは、本明細書に定義されるようにアミン−第四級アンモニウム化合物であり、そして、緩衝剤化合物全体に電気的中性を付与する電荷を有する。
【０１１１】
本明細書に開示のアミン−第四級アンモニウム化合物が、同じ原子連結性を有する多数の異なる異性体を形成することが可能であることは当業者に容易に明らかである。それゆえ、本開示は、本明細書に開示の種々の置換基によって形成され得る、各ジアステレオマー異性体、各シス／トランス異性体および各エナンチオマー異性体を包含する。
【０１１２】
述べたように、一つの実施形態において、本発明は、化学的または生物学的組成物を緩衝する方法に関し、この方法は、上記定義のアミン−第四級アンモニウム化合物の少なくとも一つの有効な緩衝量を組成物に添加する工程を包含し、ここでアミン窒素原子はプロトン化または非プロトン化であり得る。上記定義のアミン−第四級アンモニウム化合物は、水中および生物学的組成物のような水性系中、ならびに水性（水ベース）または非水性（極性有機溶媒）である化学的組成物中で可溶である。当該技術分野で知られおよび理解されるように、本明細書に開示の緩衝剤化合物組成物を使用することによって、化合物は、任意の他の緩衝剤化合物と実質的に同じ方法で使用され得る。
【０１１３】
ｐＫａの温度依存性：
緩衝剤化合物は、異なる温度（典型的には５〜４５℃の範囲）でしばしば使用される。このため、温度が変化するときのｐＨのシフトが小さいため温度によるｐＫａ変化が小さい、緩衝剤を有することが望ましい。類似のシステムに基づき、本明細書に記載の緩衝剤は、＋２．５から＋６．０Ｋｃａｌ／モルの範囲での解離のΔＨで、より高い温度にて僅かにより酸性（より低いｐＫａ）になり得ることが期待される。これは、温度において１５℃の増加（２０℃から３５℃）あたり０．０９から０．２２ｌｏｇＫａ単位の減少に相当する。
【０１１４】
統計効果：
緩衝剤化合物を設計する際に、（ａ）内因性プロトン親和性および（ｂ）選択的溶媒効果の通常の問題に加えて、統計効果が考慮されなければならない。これは、以下の一連のプロトン化ポリアミン化合物において説明される。所定の分子において、酸性側が化学的に同一、またはシンメトリーによって関連するため、アンモニウムｐＫａ値（ａ）は本質的に同じであり；そして、アミン基が７つの炭素原子によって隔てられるため、（ｂ）アミン基は互いに本質的に隔てられている（相互作用＜０．２ｌｏｇＫａ単位）。しかしながら、（ａ）多数のアンモニウム部分が化学的に異なり、「偶発的に」まだ同じである（非常に近いｐＫａ値）場合、そして（ｂ）アンモニウム部分が特に近く、そのため「化学的に結合」され得る場合、これらの総計効果はなお機能している。
【０１１５】
【数３】
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【０１１６】
上記で与えられた例において、「Ｋ」は、原型のアルキルジメチルアンモニウムイオンの酸解離定数である。このため、他のファクターに加えて、統計効果は単独で、測定ｐＫａ値を０．５〜１ｌｏｇＫａ単位以上だけ多塩基のポリアンモニウムイオンを遠ざける。二アンモニウムイオンの場合、二つのｐＫａ値が約０．６ｌｏｇＫａ単位離れ得、そして、２つのアンモニウム基が互いに空間的に近くにある場合、それらが相互作用し始めるにつれて、２つの値はさらに離れ得る。二アンモニウムイオンについては、２つの内因性プロトン親和性が全く同じである場合、統計的なファクターは最大化される。この場合、内因性プロトン親和性が離れるにつれて、統計効果が減少し、そして２つの内因性プロトン親和性が２ｌｏｇＫａ単位以上だけ異なる場合、統計効果は無視され得る。
【０１１７】
本発明における緩衝剤設計方針
アミン−第四級アンモニウムｐＨ緩衝剤化合物の設計における主なコンセプトが以下に記載される。アミン基もまた含む分子中の第四級アンモニウム（クワット）基の存在は、水性溶媒および極性非水性溶媒中で測定されるように、アミンのｐＫａ値を低下させ得る。変化の原因および規模は充分には理解されていないが、他の理論的な考慮に関わらず、最終結果は予想可能でありかつ緩衝剤設計に有用である。作用している効果は、（１）空間を通した正電荷の静電気的効果、（２）クワット基における結合を通した電子求引性効果および（３）プロトン化アミンに関連する遊離アミンの溶媒和の変化であると考えられる。記載された全てのこの３つの効果は、一般的に、対象の分子中での観測ｐＫａのいくつかの低下を導き得る。トリメチルアミン（ｐＫａ＝９．８）およびペンタメチルグアニジン（ｐＫａ＝１３．８）は、原型のアミンとして本明細書中にて使用される。ｐＫａにおける低下量は、（１）クワット基の数、（２）アミンからのクワット基の距離および（３）互いに、より固定化された位置に、クワット基およびアミンを保持する、分子の剛性に依存する。これらの原理の適用は、メチルアミンについて以下に示される。所定の近似の数は、適度なイオン強度（μ＝０．１）での２５℃の水においてトリメチルアミンの誘導体に主に適用する。
【０１１８】
【表３】
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【０１１９】
同様の傾向は、ペンタ置換グアニジンに適用するが、イミノ窒素上の単一の近位クワット基の効果の規模はそれほど大きくない。理論によって拘束されないが、これらの経験上の観測は、電子分布、およびその結果生じる遊離およびプロトン化グアニジン中の全体のＮ３Ｃグアニジン核にわたる電荷分布から生じると考えられる。このため、イミノ−窒素上の単一のアンモニウムアルキル（Ｍｅ３Ｎ＋（ＣＨ２）ｎ−、ｎ＝２〜４）置換基は、およそ−１．９（ｎ＝２）、−０．９（ｎ＝３）および−０．５（ｎ＝４）ｌｏｇＫ単位までｐＫａ値を変化させる。同様に、グアニジンの遠位アミノ−窒素上の単一のアンモニウムアルキル置換基は、およそ−０．９（ｎ＝２）、−０．４（ｎ＝３）および−０．２（ｎ＝４）ｌｏｇＫ単位だけｐＫａ値においてより小さな変化を引き起こす。グアニジンのｐＫａ値のさらなる調整は、かさ高い置換基または環状構造の使用によりＣ５Ｎ３Ｃ核の平面性を増強し、または低下させることによって起こり得る。２−イミノ−１，３−ジメチルイミダゾリン中の５員、非平面環の使用は、その結果生じるグアニジンのｐＫａの低下を引き起こし得る。グアニジン基のｐＫａは、イミノ−窒素上または１つもしくは両方のアミノ−窒素上のいずれか一方の単一のペンタ置換グアニジンに、１つ以上のアンモニウムアルキル基を加えることによって、調整され得る。さらに、両性イオンのアンモニウムアルキル基（−Ｘ（ＣＨ２）ｋＭｅ２＋（ＣＨ２）ｎ−、ｎ＝２〜４、ｋ＝１〜３、−Ｘ＝−Ｏ２Ｃ、−Ｏ３Ｓ）は、相当する非両性イオンのアンモニウムアルキル基と同様にｐＫａに影響を与えるが、分子上の全体の電荷の構築は妨げるられる。一つの実施形態では、環状構造を有し、分子のｐＫａを調整する第四級アンモニウム基もまた含まれる、ペンタ置換グアニジンを構成し得る。
【０１２０】
小さな環系（６／７員環）のみが上記表にて示される。ここで留意すべきは、環状ピペラジン誘導体（−５．５）は、非環状エチレンジアミン誘導体（−３．７）と比較して、かなり低下したｐＫａを有するが、環状ホモピペラジン誘導体（−３．６）は、エチレンジアミン誘導体と大きく相違しない。いくつかの一環状構造が、低下したｐＫａを導く一方、他はそうではない。大きいおよび小さい環サイズが使用され得、それにより変化する結果が生じる。
【０１２１】
一第四級化ジアミンまたはトリアミン構造が、所望の範囲付近のｐＫａで一旦選択されれば、ｐＫａは、アミン窒素またはグアニジンイミノ−窒素上の１つ以上のメチル基を、中性またはアニオン置換基により置換することによって、さらに調整され得る（以下参照）。さらに、同じアミン窒素上の２つのメチル基は、単一の二官能基で置換され得、上記のように環状構造を形成する。以下に示される基がアミン−窒素よりむしろ第四級−窒素に結合する場合、もしあるとしても、それらはアミンのｐＫａに影響をほとんど与えず、そして、大雑把に言えば、アミン−窒素のｐＫａ値に対するそれらの影響は、大部分が無視され得る。
【０１２２】
【表４】
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【０１２３】
官能化アミン−第四級アンモニウム化合物のずっと広い範囲が、電荷を含む化学基を加えることによって達成され得る。その結果生じる中性（１＋／０）またはアニオン（０／１−）、両性イオンまたは二両性イオン緩衝剤化合物が、１つ以上の単一負アニオン化学基を結合することによって製造される。上の基のように、第四級窒素原子に結合した場合、もしあるとしても、アニオン化学基は、隣接するアミン−窒素原子のｐＫａにほとんど影響しない。しかしながら、アミン−窒素自体に結合する場合、アニオン基がｐＫａを低下または上昇させるように作用し得る（以下参照）。負電荷で結合したアルキル鎖を有する基は、ｐＫａを増加する傾向がある一方、スルホネート、カルボキシレートおよびホスホネート基の電子求引性の特徴は、ｐＫａを低下させる傾向がある。アニオン基の電子求引性の性質は、予想された順番を伴う：
【０１２４】
【数４】
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【０１２５】
脂肪族スルホネート基は、非常に低いｐＫａ値（−１．５から−２．５）を有し、かついつも完全に脱プロトン化される。同様に、脂肪族ホスホネートの第一ｐＫａ値もまた低く（０．４〜２．３、ｐＫａ１)、かつしばしば脱プロトン化される。脂肪族カルボキシレートは、ｐＫａ範囲約２．０から約４．６で生じ；一方で脂肪族ホスホネートの第二脱プロトン化は約５．２から約７．７（ｐＫａ２）の範囲に収まる。以下の表は、結合したメチル基が規定のアニオン基によって置換される場合の、アミンのｐＫａの変化を示す。これらの近似値は、アニオン基が完全に脱プロトン化された場合（アミンｐＫａ＞アミン基ｐＫａ）にのみ有効である。アニオン基自体の近似ｐＫａ値が括弧内に与えられる。
【０１２６】
【表５】
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【０１２７】
ｐＫａ値を推定するための「基加成性」（group additivity）の概念は、関連化合物の狭いクラスにのみ適用されるべきである。本明細書中で与えられるファクターは、この適用に独特であるという点で例示となり、近似であり、主に単純な第三級アミンに適用し、そしてファクター自体は、真に添加物ではない。
【０１２８】
基加成性概念における不正確さを説明するために、以下の表が提供される。これは、種々のＲ基を含むアミンについての、ＲＮＭｅ２のようなタイプの異なるアミンにおいて、メチル（−ＣＨ３）基を２−ヒドロキシエチル（−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）基で置換することについてのｐＫａファクターの変化のバリエーションを示す。−０．６の値が−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨに時々使用されるけれども、アミン−クワット化合物については、−０．９の値がより適切であるように思われる。
【０１２９】
ＲＮ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２ＯＨと比較した、ＲＮ（ＣＨ３）２のＲの置換におけるｐＫａの変化：
【０１３０】
【表６】
0005671626.tif 000029
【０１３１】
不確かであるにも関わらず、この「規則に基づいた」系は、所望のｐＫａ範囲内のアミン−第四級アンモニウム型の緩衝剤分子の選択基を標的とする際に非常に有用であり得る。
【０１３２】
本発明による緩衝剤設計の説明：
ほぼ５．１〜５．９の範囲のｐＫａ値を有するアニオンアミン−クワット緩衝剤化合物（０／１−）を作るための設計プロセスが、以下に説明される。カルボキシレートおよびホスホネート残基を含む緩衝剤については、それらの推定ｐＫａ値もまた含まれる。ここで留意すべきは、固有のｐＫａ値が近い場合、推定ｐＫａ値のいくつかが、統計効果によって幾分シフトすることである。ここでまた留意すべきは、これらの推定上の化合物のいくつかは、密集した多数のｐＫａ値により、潜在的な、長いレンジにわたる緩衝能力を有する。まず、トリメチルアミン（９．８）のｐＫａ値で開始し、そして、次いで種々の基についてのｐＫａの変化の前記表に基づくｐＫａファクターの適切な変化が加えられまたは差し引かれる。
【０１３３】
【化１９】
0005671626.tif 000030
【０１３４】
環状アミン−第四級緩衝剤：
基本的な直線構造から、多くの一環状および多環状構造が作られ得る。いくつかは合成するのが容易であり；他方はそうではない。いくつかは作ることがより高価であり；他方は高価ではない。いくつかは容易に精製され；他方はそうではない。いくつかは独特の緩衝特性を有し；他方は余分である。いくつかは柔軟な構造を有し；他方はより硬い。説明のために、５つの多環状構造が以下に示される。指示されていない「Ｇ基」は−ＣＨ２−実体を含む。以下の構造のそれぞれにおいて、同じ分子の２つの隣り合った変化物の描写が示される。
【０１３５】
【化２０】
0005671626.tif 000031
【０１３６】
広範囲の緩衝剤化合物
本明細書中に記載されるアミン−第四級アンモニウム化合物は、２つ以上の酸性部分を有し、適切なスペースを有し複数のｐＫａ値を有するように設計され得る。重複する緩衝範囲により、変化し得る電荷特性を有する広範囲（約２から約３ｌｏｇＫ単位）の緩衝化合物の構造が得られる。上記原理を用いて、カルボキシレート基またはホスホネート基（ｐＫａ２）、あるいは第二アミン基（Ｒ５）を有する緩衝剤分子が設計され得、そしてこれは、複数のｐＫａ値がおよそ１〜２ｌｏｇＫ単位離れるように設計される。緩衝範囲の推定は、より低いｐＫａから０．５を差し引き、そしてより高いｐＫａに０．５を加えることによりなされる。以下の化学構造は、有用な広範囲の緩衝特性を有するアミン−クワット緩衝剤化合物を説明する。ここで留意すべきは、トリアミン化合物の中央の窒素を一第四級化（monoquaternizing）することにより、普通のポリアミンの望ましくない特性がほとんどをない広範囲の緩衝剤が導かれる。
【０１３７】
【化２１】
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【０１３８】
さらなる構造を以下に示す。
【０１３９】
【化２２】
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【０１４０】
アミン−クワット緩衝剤の合成：
それらの非対称構造のために、アミン−クワット化合物は、調製において特別な注意を要する。それにも関わらず、公知の合成方法が適切に適用される場合、合理的な収率および純度にてアミン−クワット緩衝剤の生産を導き得る。
【０１４１】
対称ジアミンのモノアルキル化
当業者によって理解され得るように、モノアルキル化に対するチャレンジは、反応を進めるが、ジアルキル化を妨げる。いくつかの実験は、所定の反応のための条件を最適化するために必要であり得る。その中に出発物質が溶解するが、モノアルキル化塩または両性イオンは不溶性である溶媒が選択される。過剰な撹拌ジアミンへのアルキル化剤のゆっくりした添加（例えば、１：１０、またはおそらく１：３での開始し、そして１：１．１モル比の方に移行させる）により、ジアルキル化の可能性が低下し得る。反応性ガスを使用する場合、この添加プロセスが特に重要である。第二アルキル化反応が充分にゆっくりであり、または妨げられれば、時には、ほぼ１：１モル比が使用され得る。最小の発熱となるように合理的であり迅速でない、反応時間および最小反応温度が選択される。より高い温度は、一般的にジアルキル化を促進する。溶媒の適切なスクリーニングにより、合理的な反応速度となり、そしてジアルキル化が減じられ得る。例えば、ジエチルエーテルおよび／またはアセトンのような溶媒はモノアルキル化を促進する。なぜなら、モノアルキル化生成物は、通常、これらの溶媒および同様の溶媒から沈殿するためである。多くの場合、モノアルキル化は、様々な程度にジアルキル化を妨げる。例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，２−エタンジアミンのジメチル化が強く妨げられる一方、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，６−ヘキサンジアミンは中程度に妨げられるのみである。一般的に、目的とするジアミン中で窒素原子が互いにより近いほど、モノアルキルを得ることが容易である。これらの一般的なガイドラインの特定の適用が、以下に提供される合成例にて提供される。例えば、実施例５ｂを参照されたい。
【０１４２】
非対称ジアミンのモノアルキル化：
非対称二第三級ジアミンは、２つの可能なモノアルキル化異性体があるため、さらなる課題を示す。いくつかの場合において、第三級アミンの一つが立体的に妨げられる場合、完全なモノアルキル化が実施され得、単一の異性体を生産し、かつジアルキル化がほとんど起こらない。ジメチルアミノ基の位置選択的アルキル化は、ジエチルアミノ基またはメチルシクロヘキシルアミノ基よりも充分に速く、きれいにモノアルキル化が行なわれ得る。
【０１４３】
非対称ジアミンの保護／脱保護：
非対称アミン中間体および生成物の保護および脱保護は、うまく確立された合成方法論である。しかしながら、さらに２つの合成ステップが導入されるため、それは一般的に回避される。しかしながら、ベンジル第四級アンモニウム化合物の合成および結晶化は非常に便利であり、そして触媒水素化による保護ベンジル基の除去は非常に有効かつ便利であり、従ってこの反応工程は有用であり得る。
【０１４４】
クワット化合物およびアミンからのアミン−クワットの構築
時々、反応性アミノ−クワット化合物またはアルキル化−クワット化合物が、容易に合成されまたは購入される。この場合、アミン−クワットは独立して調製され、そしてまとめられ、非対称アミン−クワット化合物を形成する。
【０１４５】
選択的結晶化：
有機溶媒中における有機ジカチオンおよび関連有機モノカチオンの溶解性は全く異なり得る。有機溶媒をスクリーニングすることにより、ジカチオンが溶液から結晶化する一方、モノカチオンは溶液中に残留する。あるいはその逆であるような再結晶化媒体に到達し得る。これは、メタノール、無水エタノール、イソプロパノール、または時にはアセトンおよびアセトニトリルのような溶媒中での両性イオン化合物に対して、特に有用である。所望の生成物が全体にわたって中性形態全体であるようにｐＨが調整される（酸性、中性、塩基性）。これにより、有機溶媒での溶解性を低下させ、そして溶液からの結晶化を導く一方、荷電種（不純物）は溶液中に残留する。このプロセスは、可溶な荷電出発物質およびジアルキル化生成物から中性モノアルキル化生成物を分離するのに便利な方法であり得る。同様に、所望の生成物を可溶化するが、望ましくない副生成物が可溶化しないように、ｐＨが再調整され得る。この副生物は、次いで、濾過によって取り除かれる。
【０１４６】
別の有用な再結晶化方法は、撹拌している熱無水エタノールまたはエタノール／イソプロパノール混合物に、所望の生成物を懸濁する方法である。蒸留水の少量が、温度の高い溶媒混合物中でアミン−クワット化合物がかろうじて溶解する程度にまでゆっくりと添加される。これは次いで、濾過し、ゆっくりと室温にさまし、次いで４℃とされる。精製モノ第四級化生成物の見事な結晶がしばしば生じる。
【実施例】
【０１４７】
実施例１：２−（３−トリメチルアンモニウムプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルグアニジンブロマイドヒドロブロマイド（７６，ｆｗ＝３７６．１９）。
【０１４８】
２６．６１ｇの（３−ブロモプロピル）トリメチルアンモニウムブロマイド（１００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝２６１．０１）を、５００ｍＬのエーレンマイヤーフラスコ中で２００ｍＬの撹拌（磁気撹拌）アセトニトリル中に懸濁させる。３４．５６ｇの新たに蒸留した１，１，３，３−テトラメチルグアニジン（３００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝１１５．１８）を添加し、そして懸濁液を常温で一晩（１８時間）撹拌する。この時間の間に、反応混合物が均一になる。反応物を７０℃まで２時間加熱して反応を完結させる。反応混合物を室温まで冷却し；ガラスフラスコの内側を引っかいて結晶化を誘発させ、次いで混合物を常温で約３時間撹拌し、その間に結晶を形成させる。１００ｍＬのアセトンを撹拌混合物に添加し、次いで、一晩（１８時間）室温で撹拌し、結晶化を完結させる。混合物を濾過し、白色の結晶生成物を２５ｍＬのアセトニトリルとその後アセトンで洗浄する。吸湿性生成物を、乾燥窒素を通過させ、その後真空オーブン内で５０℃にて一晩（１８時間）乾燥することにより乾燥する。この方法により、テトラメチルグアニジニウムブロマイドである主な不純物と「ジアルキル化」副生成物を有する、ＨＰＬＣで典型的には９０〜９２％の純度である生成物（１９．６ｇ、収率６０％、ｆｗ＝２９５．２８）を得る。アセトニトリル洗浄液（２５ｍＬ）を、１２５ｍＬのアセトンと一緒に濾液に添加した。この混合物を常温で２４時間〜３６時間、再び撹拌して、濾過し、アセトンで洗浄し、かつ乾燥して第２の生成物の結晶を１０．４ｇ（２６％）のさらなる生成物（ＨＰＬＣによる純度７４％〜７６％）として得た。合計の単離収率は８６％である。
【０１４９】
熱エタノールを用いて再結晶を行う。２０．０ｇの粗製のフリー塩基生成物（純度８５％〜９５％）または２５．５ｇの粗製ヒドロブロマイド生成物を、３０ｍＬの熱無水エタノールに溶解する。ガス状ＨＢｒを、ｐＨが１．０未満になるまで（ｐＨ試験紙）、注意しながら温エタノール溶液中にバブリングさせ、次いでこれを１分間〜２分間続ける。この間、ガス状ＨＢｒの無水エタノールへのバブリングによる発熱性の性質により、これに伴って温度上昇が起きる。カバーしたフラスコを、約３時間をかけて室温まで冷却する。きれいな白色結晶が形成される。結晶が形成されない場合は、ガラスフラスコの内面を金属製のスパチュラ（ステンレススチール）で軽く引っかくことにより結晶が誘発される。次いで、フラスコを４℃で一晩冷却する。白色結晶を、焼結ガラスフィルタを用いて常温で手早く濾過し、２５ｍＬのアセトン／イソプロパノール（５０／５０ｖ／ｖ）で洗浄し、次いで、純粋なアセトンで洗浄する。生成物が潮解性であるため、空気中では乾燥窒素ブランケットを用いて湿気から保護する。生成物を真空オーブン内で５０℃にて一晩乾燥し、ガラス製デシケータ内のＰ２Ｏ５上で保管する。この再結晶方法により、１７．５ｇ（再結晶後の収率７６％）の精製された生成物を、最初の純度が約９０％である場合、ＨＰＬＣ純度９９．０％〜９９．８％で得る。
【０１５０】
実施例２（方法２）：Ｎ（２−（１’，３’−ジメチルイミダゾリン−２’−イミナト）エチル）トリメチル−アンモニウムクロライドヒドロクロライド（７７、ｆｗ＝２７１．２４）の調製
２７．７３ｇの（２−アミノエチル）トリメチルアンモニウムクロライド（２００ｍｍｏｌｅ，ｆｗ＝１３８．６４）を、乾燥した１０００ｍＬのエーレンマイヤーフラスコ中で、４８０ｍＬの撹拌し、乾燥し、冷却した（１０℃）アセトニトリル（磁気撹拌）に懸濁させる。反応を乾燥窒素雰囲気下で行う。３３．８２ｇの２−クロロ−１，３−ジメチルイミダゾリニウムクロライド（２００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝１６９．０６）を３等分した固形物として３０分間かけて添加する。混合物を１０℃で３０分間撹拌し、その間に２６．１１ｇの乾燥ジイソプロピルエチルアミン（２０２ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝１２９．２５）を滴下添加する。反応混合物を撹拌し、そして徐々に室温（２３℃）まで約３０分をかけて加温する。最終的に反応混合物を約３時間還流（約８０℃）する。反応混合物を室温まで冷却し、２４０ｍＬの無水エタノール中の８．４０ｇのＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（２００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝４１．９６）を反応混合物に添加し、次いで、常温にて一晩撹拌する。混合物をフリットガラス（fritted-glass）で濾過し、そして溶媒および遊離アミンを、ロータリーエバポレータを用いて減圧下で除去する。混合物を４００ｍＬの無水エタノールに溶解し、７０℃で３０分間加熱し、次いで室温まで冷却し、次いで溶媒を再度減圧下で除去する。最終的に、混合物を、最少量の熱無水エタノール（８０ｍＬ〜１００ｍＬ）に溶解させ、室温まで冷却し、次いでガス状ＨＣｌを、ｐＨが酸性になる（ｐＨ試験紙を用いてｐＨ＜１．０）まで注意しながら添加する。５０ｍＬのアセトンを添加し、そして混合物を室温にて２時間、次いで４℃で一晩（１８時間）そのままにした。混合物を濾過し、そして白色の結晶性生成物をアセトンその後ジエチルエーテルで洗浄する。吸湿性生成物に乾燥窒素を通し、その後５０℃にて一晩（１８時間）真空オーブン中で乾燥させることにより乾燥する。この手順により、ＨＰＬＣで約９５％の純度を有する生成物（４２．８、７９％）を得る。
【０１５１】
熱エタノールを用いて再結晶を行う。４０．０ｇの粗製塩酸塩生成物を６０ｍＬの熱無水エタノールに溶解する。ガス状のＨＣｌを、ｐＨが１．０未満（ｐＨ試験紙）になるまで温エタノール溶液中にバブリングし、次いでこれを１分〜２分続ける。ガス状のＨＣｌの無水エタノールへのバブリングが発熱方法であることに留意すべきである。カバーしたフラスコを約３時間かけて室温まで冷却する。白色結晶が生成する。次いで、フラスコを４℃で一晩冷却する。白色結晶を、焼結ガラスフィルタを用いて常温で手早く濾過し、５０ｍＬのアセトン／イソプロパノール（５０／５０ｖ／ｖ）で、次いで、ジエチルエーテルで速やかに洗浄する。生成物が潮解性であるため、乾燥窒素ブランケットを用いる空気中で湿気から保護する。生成物を真空オーブン内で５０℃にて一晩乾燥し、ガラス製デシケータ内でＰ２Ｏ５とともに保管する。この再結晶方法により、３１．５ｇ（再結晶後の収率８３％）の精製された生成物を、最初の純度が約９５％である場合、ＨＰＬＣ純度９８．５％〜９９．５％で得る。
【０１５２】
実施例３（方法３）：Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリメチル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−スルホプロピル）エチレンジアンモニウム  ジ分子塩塩（６６、ｆｗ＝３４６．４７）の調製
２０．４４ｇの新たに蒸留したＮ，Ｎ’，Ｎ’−トリメチルエチレンジアミン（２００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝１０２．１８）および１２０ｍＬの乾燥した試薬グレードのアセトニトリルを、キャップした２５０ｍＬの、磁気撹拌棒を備えたエーレンマイヤーフラスコ内に入れる。反応混合物を約１０℃まで冷却する。４９．３２ｇの１，３−プロパンスルトン（４０４ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝１２２．１４）を、１２．３３ｇの等しい４つの部分に分け、そして最初の部分を冷却、撹拌している反応混合物中に、温度が２０℃を超えないような速度で（約３０分）反応混合物に少しずつ加える。次いで、混合物を室温で１２０分間撹拌する。反応混合物の少量サンプル（１０μＬ）をＨＰＬＣ分析のために採取し、次いで第２部分のプロパンスルトン１２．３３ｇを同様の手順で添加する。反応混合物を常温で１２０分間再び撹拌する。このときに反応混合物は２層に分離する。反応混合物を振盪して均一な懸濁液とし、そして反応混合物の２回目の標本サンプル１０μＬをＨＰＬＣ分析のために採取する。撹拌した反応混合物は、２６．１１ｇの乾燥ジイソプロピルエチルアミン（２０２ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝１２９．２５）を添加した後に完全に均一となる。第３部分のプロパンスルトン１２．３３ｇを、同様の添加方法を用いて、冷却撹拌している反応混合物に再度添加する。さらに、混合物を１２０分間常温で撹拌する。反応混合物の３回目のサンプル１０μＬをＨＰＬＣ分析のために採取する。１２．３３ｇの第４の部分のプロパンスルトンを、反応混合物に室温で一度に全て添加し、次いで、常温で約２２時間撹拌する。最終的に、反応混合物を５０℃で短時間加熱し（約２０分）、冷却し、そしてＨＰＬＣ分析のために４回目のサンプリングを行う。この段階で２００ｍＬの無水エタノールおよび３．５ｇの活性炭（Ｄａｒｃｏ  ＫＢ、１００メッシュ）を反応混合物に添加し、さらに１時間常温で撹拌する。この混合物を、紙で濾過して、８３０ｍＬの無水エタノールの入った２Ｌのフラスコ内に入れる。フィルタを１５０ｍＬの無水エタノールで洗浄する。エタノールの入った２Ｌのフラスコ中の反応混合物を磁気撹拌し、その間にメタンスルホン酸（約１９．７ｇ、ｆｗ＝９６．１０）を、混合物が酸性になる（ｐＨ試験紙を用いてｐＨ＝１〜２）まで徐々に滴下添加する。酸添加の間、白色固形物が大量に形成される。この混合物を室温で約１８時間激しく撹拌し、生成物の完全な結晶化を促進させる。反応混合物を約５０℃まで短時間加熱し、次いで温かいうちに乾燥窒素雰囲気下でフリットガラスを用いて濾過して、吸湿性生成物を湿気から保護する。白色固形物を温無水エタノール、次いで、ジエチルエーテルで２回洗浄し（室温）、そして窒素を吸引し、または乾燥空気を用いてフィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内に一晩（５０℃、２５ｔｏｒｒ）入れることにより乾燥する。収率は、オフホワイトの細かい結晶性粉末で６５．９ｇ（９５％）である。
【０１５３】
１００ｍｍｏｌｅ、２００ｍｍｏｌｅ、および３００ｍｍｏｌｅのスルトン添加後のＨＰＬＣ分析により、反応の早期段階においても、２つのモノアルキル化生成物と１つのジアルキル化生成物の存在が、未反応のトリメチルエチレンジアミンとともに示される。出発物質ジアミンの２つの窒素原子のアルキル化にはほとんど差異がないようである。さらに、２つのモノアルキル化中間体の間のジアルキル化の速度にほとんど差異がない。反応の後段でさえ、トリアルキル化生成物の形成についての証拠はほとんどない。最終結晶のＨＰＬＣ分析により、約９３％の純度が示される。生成物の純度は、出発物質ジアミンの純度に大きく依存する。
【０１５４】
５０．３ｇの乾燥した粗生成物を１０００ｍＬの撹拌無水エタノール中に懸濁させることにより再結晶を行う。わずかに１当量（１３８ｍｍｏｌ）を下回る適切な塩基（ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、５．７９ｇ）を部分的に分けて添加し、そして混合物を室温で２時間撹拌する。２、５ｇの活性炭（Ｄａｒｃｏ  ＫＢ、１００メッシュ）を添加し、そして混合物をさらに１時間撹拌する。次いで、混合物を、ブフナー漏斗を用いるファイン濾紙（Ｃｅｌｉｔｅ（登録商標）５４５、Ｗｈａｔｍａｎ５番）上のＣｅｌｉｔｅ（登録商標）で濾過する。透明な撹拌濾過溶液に、混合物が酸性になる（ｐＨ試験紙を用いるｐＨ１〜２）まで、メタンスルホン酸（約１３．５ｇ、ｆｗ＝９６．１０）を滴下添加する。生じた白色混合物を５０℃で２時間撹拌する。暖かい混合物を濾過し、洗浄し（無水エタノール、次いでエーテル）、そして上述のように乾燥し、４６．８ｇ（９３％）の白色結晶性固形物を得る。ＨＰＬＣの純度は約９８％である。第２の再結晶、可溶性の塩基型への変換、次いで酸を添加しての無水エタノールからの酸性型の結晶化を行って、約９６％を回収率および約９９％の純度となる。ギ酸または４８％のＨＢｒ水溶液をメタンスルホン酸の代りに用いてもよい。
【０１５５】
改変例：  ほとんど改変することなく、同様の方法を用いて、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−メチルホモピペラジン、Ｎ’−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ’−ベンジル−Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルトリメチレンジアミンのＮ，Ｎ’−ジアルキル化が行われる。１，４−ブタンスルトンは、容易にプロパンスルトンに置き換えられ得る。いくつかの改変例を用いて、ブロモアルカンスルホン酸およびそれらの塩、ブロモアルカンホスホン酸およびそれらの塩／エステル、ならびにブロモアルカン酸およびそれらの塩／エステルは、アルキル化剤として充分に使用される。
【０１５６】
実施例４（方法４ａ）：Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−トリメチルアンモニウムプロピル）ジエチルアミンクロライド（１０，ｆｗ＝２２４．７８）の調製
これらの反応では、テクニカルグレードの２，３−エポキシプロピル−トリメチルアンモニウムクロライド（ＧＭＡＣ）の濃厚水溶液（７０〜７５％）を使用する。重要なことは、既知の濃度および既知の純度を有するこの物質の新たな調製物を用いることである。一般に、こららの反応は、きれいに進行し、かつ非常に効率的（良好な収率かつ良好な純度）である。しかし、ＧＭＡＣの不純物は、収量の低下および純度の低下（degration）を導く。不純物はそれら自体、たとえ不活性であっても、結晶化を抑制しかつ精製を複雑にする。テクニカルグレードの材料は、７５〜９５％（滴定でなくＨＰＬＣで測定した場合）の間の純度で変動する。実際の純度が９０〜９５％の材料のみを使用する。実際のＧＭＡＣ濃度（ＨＰＬＣにより測定）が７０〜７５％の範囲内にあり、かつ実際値が０．２％付近であると分かっている限り、許容可能である。良好な品質のＧＭＡＣは冷所（４℃）で保管され、かつ分析から２月以内に使用されるべきである。これらの反応について、ＧＭＡＣ濃度は７２．９％であり、ＧＭＡＣの純度は９２％である。
【０１５７】
３２９．１３ｇの新たに蒸留したジエチルアミン（４．５ｍｏｌｅ，ｆｗ＝７３．１４）を、機械式撹拌器を備えた２リットルのフラスコに入れ、次いで、５℃まで冷却する。６６７．２ｇのＧＭＡＣ（４．４ｍｏｌｅ，ｆｗ＝１５１．６４，９１５．２ｇ，７２．９％）を含む水を、攪拌アミンに滴下様式でゆっくりと添加する。温度を注意しながらモニターし、添加速度を調節して、反応温度を１０℃未満に維持する。ＧＭＡＣの添加完了後（約３時間）、反応混合物を室温で一晩（１８時間）攪拌する。時折、無水エタノールを添加して、（１）単一の液相を維持し、そして（２）攪拌を容易にするように粘度を低下させる。この反応において、約４００ｍＬの無水エタノールが添加される。反応混合物を５０℃にて約２時間加熱し、次いで、溶媒（水、エタノール、過剰のアミン）を、反応生成物がほぼ乾燥するまでロータリーエバポレータを用いて減圧下で除去する。明琥珀色の反応物の塊を、最少量の熱アセトニトリル（７５０〜９５０ｍＬ）に溶解する。熱溶液を、焼結ガラスを通じて速やかに濾過し、次いで、室温までゆっくり冷却する（約４時間）。その間に白色結晶が形成し始める。結晶が自然に形成されない場合は、反応フラスコを、ステンレス製のスパチュラで引っかくか、あるいは同様の精製した生成物でなる種結晶を添加する。通常、結晶の形成は、１〜２時間で開始するが、種結晶を用いない場合は２日間ほどの時間がかかり得る。次いで、混合物を４℃にて一晩（１８時間）そのままにして、白色結晶の塊を得る。白色結晶を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで窒素または乾燥空気を吸引してフィルタ上で乾燥する。固形物を、真空オーブン内に一晩（５０℃、２５ｔｏｒｒ）入れて充分に乾燥し、ガラス製デシケータ内のＰ２Ｏ５上で保管する。代表的な純度９２〜９６％（ＨＰＬＣ）の白色の潮解性で結晶性の固形物を、６１４ｇ（６２％）の収率で得る。同様の手順を用いて、最少量の熱アセトニトリルからこの物質５００ｇを再結晶することにより、９８〜９９％の純度で４１８ｇ（再結晶による収率８８％）の生成物を得る。
【０１５８】
塩酸付加物（方法４ｂ）（ｆｗ＝２６１．２４）：この手順は、方法４ａと同様であり、最終付近にＨＣｌを添加することにより、より取扱いが容易な塩酸付加物が結晶化がする。
【０１５９】
３２９．１３ｇの新たに蒸留したジエチルアミン（４．５ｍｏｌｅ，ｆｗ＝７３．１４）を、機械式撹拌器を備えた３リットルのフラスコに入れ、次いで、５℃まで冷却する。６８２．４ｇのＧＭＡＣ（４．５ｍｏｌｅ，ｆｗ＝１５１．６４，９３６．１ｇ，７２．９％）を含む水を、攪拌アミンに滴下様式でゆっくりと添加する。温度を注意しながらモニターし、添加速度を調節して、反応温度を１０℃未満に維持する。ＧＭＡＣの添加完了後（約３時間）、反応混合物を室温で一晩（１８時間）攪拌する。反応の途中に時折、無水エタノールを添加して、（１）単一の液相を維持し、そして（２）攪拌を容易にするように粘度を低下させる。この反応において、合計約４００ｍＬの無水エタノールを添加する。反応混合物を５０℃にて約２時間加熱し、そして混合物を室温まで冷却する。４００ｍＬの３７％試薬塩酸（ｆｗ＝３６．４６，比重＝１．２０ｇ／ｍＬ，４．８７ｍｏｌｅ）を、６０分間をかけて攪拌されている溶液に何回かに分けて添加する。僅かな発熱が観察される。全ての溶媒（水、エタノール、過剰の酸）を、反応生成物が略乾燥するまでロータリーエバポレータを用いて減圧下で除去する。明琥珀色の反応物の塊を、最少量の熱無水エタノール／イソプロパノール（５０／５０ｖ／ｖ）（１．５〜１．９Ｌ）に溶解する。熱溶液を、焼結ガラスを通じて速やかに濾過し、次いで、室温までゆっくり冷却し（約４時間）、その間に白色結晶が形成し始める。結晶が自然に形成されない場合は、反応フラスコを、ステンレス製のスパチュラで引っかくか、あるいは同様の精製した生成物でなる種結晶を添加する。通常、結晶の形成は、１〜２時間で開始するが、種結晶を用いない場合は時間がかかり得る。室温で約４２時間そのままにした後、次いで、混合物を４℃にて４８時間そのままにして、白色結晶の塊を得る。白色結晶を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで窒素または乾燥空気をフィルタに通じて、該フィルタ上で乾燥する。固形物を、真空オーブン内に一晩（５０℃、２５ｔｏｒｒ）置いて充分に乾燥し、ガラス製デシケータ内のＰ２Ｏ５上で保管する。代表的な純度９０〜９５％（ＨＰＬＣ）の白色の潮解性で結晶性の固形物を、８４６ｇ（７２％）の収率で得る。気体状のＨＣｌが添加され、これを含有する最少量の熱無水エタノール／イソプロパノール（ｐＨ試験紙にてｐＨ＜１．０）からこの物質５００ｇを再結晶することにより、９８．５〜９９．５％の純度で３９８ｇ（再結晶による収率８６％）の生成物を得る。
【０１６０】
改変例：方法４ａおよび４ｂは広範な二級アミンを用いて利用され、そして小スケール（０．５ｍｏｌｅ）および／または大スケール（４．５ｍｏｌｅ）で行なわれる：ジメチルアミン（４０％水溶液、無水エタノール中３０％）、エチルメチルアミン、Ｎ−メチル−２−メトキシエチルアミン、ジエチルアミン、ピロリジン、ピペラジン、モルホリン、４−ヒドロキシ−ピペラジン（無水エタノール中５０％）、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−イソプロピルエタノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−アセチルピペラジン（無水エタノール中５０％）、ビス（２−メトキシエチル）アミン。非プロトン化４級アミンのための再結晶化溶媒は、熱アセトニトリルまたは熱アセトニトリル／２−ブタノン（７５／２５ｖ／ｖ）である。塩酸付加物のための再結晶化溶媒は、熱無水エタノールまたは熱無水エタノール／イソプロパノール（５０／５０ｖ／ｖ）である。
【０１６１】
方法４ｂがまた、１級アミン：メチルアミン（４０％水溶液、３０％無水エタノール）、エチルアミン（７０％水溶液、５０％無水エタノール）、イソプロピルアミン、エタノールアミン、２−メトキシエチルアミン、を過剰量（２倍）用いて利用される。過剰で未反応の１級アミンはその後の使用のために再利用され得る。
【０１６２】
実施例５ａ（方法５ａ）：Ｎ−（２−トリメチルアンモニウムエチル）ジメチルアミンクロライド（２７，ｆｗ＝１６６．７０）の調製
３４８．６３ｇの新たに蒸留したＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（３．０ｍｏｌｅ，ｆｗ＝１１６．２１）および７５０ｍＬのアセトンを、磁気攪拌棒、サーモカップル、およびリリーフバルブを有する圧力ヘッドを備える１．７リットルの厚肉ガラス製耐圧容器に入れる。塩化メチルガスを、密閉攪拌している反応混合物に５ｐｓｉｇにて定期的にベントし、３５℃未満の穏やかな発熱を維持する。この系に対する塩化メチルの添加量を、経時的にさらなる増加重量を重量測定によりモニターすることにより、定期的に測定する。密封した反応容器はガス源から切り離され得る。密閉容器および内容物の最初の重量を、塩化メチルの添加前に測定すれば、その後の重量測定を行うことにより、添加した塩化メチルの重量が示される。塩化メチルの添加量はまた、圧力シリンダを用いた塩化メチルの重量損失によっても測定される。２つの測定方法により、通常、±０．５ｇ以内で同様の値を得ることができる。３〜６時間かけて、合計１２１．１ｇの塩化メチル（２．４ｍｏｌｅ，ｆｗ＝５０．４９）を添加する。この間、白色結晶の固形物が形成し始める。反応混合物を室温にて一晩（１８時間）攪拌し、反応容器をフード中にベントし、次いで、反応混合物を焼結ガラスを通して濾過する。粗生成物を、最少量の熱アセトニトリル（約６００ｍＬ）中に懸濁させる。熱攪拌混合物をゆっくりと冷却し、そして温度が６５℃に達する際に焼結ガラスを通して急速に濾過し、ジメチル化生成物のいくらかを除去する。混合物をさらに冷却し、そして室温で２４時間そのままにする。混合物を濾過して最初の生成物の結晶を得る。本実施例において、この時点で溶媒は除去しない（下記参照）。３００ｍＬのアセトンを濾液に添加し、次いで、４℃で２４時間そのままにして、第２の生成物の結晶を得る。冷アセトニトリル／アセトン混合物を焼結ガラスを通して濾過し、２つの生成物の結晶を合わせて、３２８．０ｇ（８２％）の吸湿性の白色結晶状固形物を９０〜９４％の純度（ＨＰＬＣ）で得る。主な不純物は不活性ジメチル化副生成物である。熱アセトニトリルまたは熱イソプロパノールからの１回または２回の再結晶により、純粋な物質（９８〜９９％）を得る。
【０１６３】
実施例５ｂ：（方法５ｂ）４−（Ｎ−エチルイソプロピルアミノ）−１，１−ジエチル−ピペリジニウムブロマイド（７４，ｆｗ＝３０７．３３）の調製
１４．２３ｇの新たに蒸留した４−（イソプロピルアミノ）ピペリジン（１００ｍｍｏｌｅ，ｆｗ＝１４２．２５）、２８．４３ｇのジイソプロピルエチルアミン（ＤＩＰＥＡ，２２０ｍｍｏｌｅ，ｆｗ＝１２９．２５）および７５ｍＬのアセトニトリルを、磁気攪拌棒、サーモカップル、およびリリーフバルブを有する圧力ヘッドを備える２００ｍＬの厚肉ガラス製耐圧容器に入れる。３５．９６ｇの臭化エチル（３３０ｍｍｏｌｅ，ｆｗ＝１０８．９７）を攪拌混合物に添加し、そして圧力容器を密封する。最初、穏やかな発熱がある。反応混合物を加熱し、そして４０℃で２４時間攪拌し、次いで、それを室温まで冷却する。冷却の間、ＤＩＰＥＡヒドロブロマイドの白色結晶が形成し始める。反応容器をフードの中にベントし、次いで反応混合物を焼結ガラスで濾過して、所望でない固形物を取り除く。溶媒をロータリーエバポレータで除去し、次いで、混合物が強塩基性になるまで、丁度５０％のＮａＯＨ水溶液を添加（約２８ｇ）する。液体（アセトニトリル、水、ＤＩＥＰＡ）をロータリーエバポレータ、次いで、減圧ポンプ（０．５ｔｏｒｒ）を用いて除去する。残渣を１００ｍＬの熱アセトニトリルで２回抽出し、液体を合わせる。無水硫酸マグネシウム（約１５ｇ）を添加し、液体を濾過し、次いでロータリーエバポレータに入れて、ほとんどの溶媒を除去する。少量のアセトニトリルを再び添加して、均一な溶液を得、次いで過酸化物を含まないジエチルエーテルを添加して、結晶化を誘発させる。混合物を室温にて約４時間、次いで４℃で一晩保持する。冷アセトニトリル／エーテル混合物を焼結ガラスを通して濾過し、エーテルで洗浄し、次いで、フィルタを通して乾燥Ｎ２を通過させることにより乾燥する。オフホワイトの固形物を、真空オーブンで一晩乾燥し、２２．１ｇ（７２％）の粘着性の白色結晶状固形物を約９７％の純度（ＨＰＬＣ）で得る。アセトニトリル／イソプロパノール／エーテル混合物での再結晶により、精製した生成物（約９９％）を得る。この反応は、強塩基であって可溶性の非反応性塩基の存在下で１級および２級アミンの多段階のアルキル化を実施するための方法を示す。過剰のアルキル化剤にも関わらず、反応混合物中または最終的なトリアルキル化生成物中のテトラアルキル化不純物の痕跡（ＨＰＬＣ）がない。
【０１６４】
改変例：方法５は、広範な対称性３級ジアミン、および幾つかの場合では、非対称性の３級ジアミンのモノアルキル化のための一般的な方法である。より強制的な条件（時間、温度）下で、この方法はまた対称性および非対称性ジアミンのジアルキル化に充分機能する。この場合において、アセトニトリル、無水エタノール、またはそれらの混合物のような溶媒が使用される。より小さい３級ジアミン（ジメチルピペラジン、テトラメチルエチレンジアミン）がより高い収率および純度を導く。より長鎖のジアミン（テトラメチルヘキサメチレンジアミン）がより高い量のジアルキル化を生じ、より多く再結晶を必要とし、そして低収率の純粋なモノアルキル化生成物を導く。ジアルキル化がより疑わしい場合、より少量の塩化メチルが使用され、そして未反応のジアミンが再利用される。いくつかの場合では、溶媒がジエチルエーテル／アセトン（５０／５０ｖ／ｖ）に変更され、そしてジアルキル化のレベルを低減する。濾液の溶液を調製し、冷却により結晶の第２のバッチを得る場合、時には濾液をまず約半分の容量に最初減量し；時には１００〜９００ｍＬのアセトンを添加する。時には部分的なアセトニトリルの除去およびアセトン添加の両方の手順を行う。
【０１６５】
実施例６（方法６）：Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−Ｎ−（３−スルホプロピル）−１，３−プロパンジアミン分子内塩（５７，ｆｗ＝２５２．３８）の調製
２７３．５０ｇの新たに蒸留したＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミン（２．１ｍｏｌｅ，ｆｗ＝１３０．２４）および６００ｍＬのアセトンを、機械式撹拌器と温度計を備えた２Ｌのフラスコに入れる。２４４．２８ｇの１，３−プロパンスルトン（２．０ｍｏｌｅ，ｆｗ＝１２２．１４）の２００ｍＬアセトン溶液を、約３時間をかけて攪拌アミン溶液にゆっくりと添加する。穏やかな発熱が観察され（約１０℃）、そして白色結晶の固形物が溶液から生じる。混合物を一晩（１８時間）室温で攪拌し、焼結ガラスを通して濾過し、少量のアセトンで洗浄し、そしてフィルタ上で乾燥する。
【０１６６】
手順(ａ)：白色固形物を最小量の熱アセトニトリル（約１４００ｍＬ）に溶解し、次いで熱溶液をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）パッドを通して濾過して、可溶性に乏しいジアルキル化副生成物を除去する。熱濾液を室温まで三（３）時間かけて冷却し、次いで４℃で４８時間そのままにする。白色結晶を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通じることにより、該フィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内で一晩（５０℃、１５ｔｏｒｒ）内に配置することにより充分に乾燥する。３０８ｇ（６１％）の白色結晶状固形物が得られ、代表的な純度は約９６％（ＨＰＬＣ）である。３００ｇのこの物質を最小量の熱アセトニトリルで同様の手順を用いて再結晶することにより、９８〜９９％の純度である２５９ｇ（９０％の再結晶化収率）の生成物を得る。
【０１６７】
手順（ｂ）：白色固形物を７００ｍＬの温（６０℃）無水エタノールに懸濁し、そしてＨＣｌガスを、酸性（ｐＨ試験紙によるｐＨ＜２．０）になるまで注意しながら混合物にバブリングする。混合物を約７５℃まで短時間加熱し、次いでＣｅｌｉｔｅ（登録商標）パッドを通して濾過し、可溶性に乏しいジアルキル化副生成物を除去する。熱濾液を室温まで三（３）時間冷却し、次いで４℃で４８時間そのままにする。塩酸塩の白色結晶（ｆｗ＝２８８．８４）を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通過させ、該フィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内に一晩（５０℃、１５ｔｏｒｒ）内に置くことにより充分に乾燥し、ガラス製デシケータ中のＰ２Ｏ５上で保存する。４１６ｇ（７２％）の白色結晶状固形物が得られ、代表的な純度は約９７％（ＨＰＬＣ）である。４００ｇのこの物質を最小量の熱アセトニトリルで同様の手順を用いて再結晶することにより、９８〜９９％の純度である３２６ｇ（８４％の再結晶化収率）の生成物を得る。
【０１６８】
手順（ｃ）：白色固形物を７００ｍＬの温（６０℃）無水エタノールに懸濁し、そしてＨＣｌガスを酸性（ｐＨ試験紙によるｐＨ＜２．０）になるまで注意しながら混合物にバブリングする。混合物を約７５℃まで短時間加熱し、次いでＣｅｌｉｔｅ（登録商標）パッドを通して濾過し、可溶性に乏しいジアルキル化副生成物を除去する。ｐＨが塩基性（ｐＨ試験紙によるｐＨ＞１１．０）になるまで、充分な量のＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを攪拌している温（６０℃）濾液に少しずつ加える。中性の遊離アミンが無水エタノール中で僅かに可溶であり、その溶液の結晶化を行う。混合物を室温まで冷却し、一晩（１８時間）攪拌し、そして最終的に４℃で２４時間そのままにす
る。白色固形物を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通過させて、該フィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内に一晩（５０℃、１５ｔｏｒｒ）内に置くことにより充分に乾燥する。４０３ｇ（８０％）の白色結晶状固形物が得られ、代表的な純度は約９６％（ＨＰＬＣ）である。４００ｇのこの物質の再結晶を、温無水エタノール中で懸濁させ、可溶性塩酸塩に変換し、温溶液を濾過し、塩基を用いて中性の遊離アミンに再度変換し、そして冷エタノールから結晶化することにより行う。この手順により、９８〜９９％の純度である３４９ｇ（９１％の再結晶化収率）の生成物を得る。
【０１６９】
実施例７（方法７）：Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−トリメチルアンモニウムプロピル）−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ホモタウリン分子内塩（５１、ｆｗ＝２５２．３８）の調製
ステップ１（方法７ａ）：Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ホモタウリン、分子内塩（ｆｗ＝１８３．２３）
２１９．８９ｇの新たに蒸留したエタノールアミン（３．６モル、ｆｗ＝６１．０８）および１２００ｍＬの無水エタノールを、大型の磁気撹拌棒および温度計を備えた、乾燥した２Ｌのエーレンマイヤーフラスコ内に入れる。１４６．５７ｇの液化（ｍｐ＝３１℃）１，３−プロパンスルトン（１．２モル、ｆｗ＝１２２．１４）を、約三（３）時間にわたって、激しく撹拌するアミン溶液にゆっくりと添加する。スルトンのゆっくりした添加と、冷却浴の定期的な使用により、発熱反応の温度を２０〜３０℃の範囲に維持することが可能となる。混合物を室温にて２時間以上撹拌する。最終的に、酸性（ｐＨ＜２．０、ｐＨ試験紙）になるまで、メタンスルホン酸（約２３１ｇ、２．４モル、ｆｗ＝９６．１１）を、撹拌混合物に滴下添加する。次いで、混合物を室温にて２時間および４℃にて一晩（１８時間）撹拌する。酸性にすると、生成物が、無色の油として水溶液から得られる。これは、撹拌（もし種晶するときは＜１時間、またはもし種晶しないときは２〜２４時間）により結晶状固形物に変化する。デカントまたは濾過することによって液体を取り除き、次いで１０００〜１２００ｍＬの無水エタノールを添加する。この混合物を、室温にて６時間激しく撹拌し、Ｎ２または乾燥空気で覆い焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。
【０１７０】
生成物を約８００ｍＬの無水エタノールで懸濁し、次いでタウリンのほとんどが溶解するまで、約１当量の可溶性塩基（トリエチルアミン、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、テトラメチルグアニジンなど）を滴下して添加する。混合物（室温）を濾過し、塩および他の不溶性物質を取り除き、次いでｐＨが酸性になるまで、約１当量の可溶性酸（メタンスルホン、ガス状のＨＣｌ）を滴下して添加する。生成物の白色結晶が溶液から結晶化し始め、次いで混合物を室温にて一晩撹拌する。焼結ガラスを通じた濾過によって白色結晶を回収し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタに乾燥窒素または乾燥空気を通過させることによって該フィルタ上で乾燥させる。一晩にわたって真空下（５０℃、１５ｔｏｒｒ）に固形物を置くことによって完全に乾燥させる。生成物は約９９％（ＨＰＬＣ）の典型的な純度を有する１９６ｇ（８９％）の白色結晶状固形物である。結晶化による精製は、出発アミン（遊離およびプロトン化）およびジアルキル化副生成物（遊離およびプロトン化）の両方が塩基性および酸性無水エタノールに溶解するという事実に基づく。対照的に、生成物は塩基性無水エタノールに可溶であるが、酸性無水エタノールに難溶である。さらに、もし存在したとしても、ナトリウム塩（ＮａＣｌ、ＮａＢｒなど）は塩基性および酸性無水エタノール中では限られた可溶性でしかない。
【０１７１】
改変例：１級アミン：メチルアミン（４０％水溶液、無水エタノール中３０％）、エチルアミン（７０％水溶液、５０％無水エタノール）、イソプロピルアミン、２−メトキシエチルアミン、グリシンアミドの範囲でこの方法を使用する。もし１級アミンの水溶液を使用すれば、その時に強酸（濃ＨＣｌ）の水溶液を使用し得る。この場合、減圧下で溶媒（水、エタノール）を完全に取り除き、次いで残留物を無水エタノール内に溶解／懸濁させる。揮発性アミンを使用する場合、適切な塩基（例えばＥｔ３Ｎ、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、５０％水性ＮａＯＨ）を、反応工程の終わりに添加し、次いで真空下、溶媒および未反応アミンを取り除く。反応混合物を無水エタノールに溶解させ、溶液を濾過し、次いでメタンスルホン酸（または他の酸）を添加する。この場合、未反応アミンのほとんどが取り除かれるため、酸をほとんど必要としない。この調製において、過剰量（３×）のアミンを使用して、ジアルキル化を遅らせる。必要であれば、再使用のために過剰量の未反応アミンが容易に回収される。他のアルキル化試薬はうまく機能する。改変することなく１，４−ブタンスルトンを使用し得る。ナトリウム３−クロロ−２−ヒドロプロパンスルホネートは、無水エタノールにおいて、制限はされるが充分溶解性がある。反応時間は室温の撹拌で典型的には１２〜２４時間である。無水エタノールにおけるナトリウム２−ブロモエタンスルホネートの低溶解性はエタノール／水（７０／３０  ｖ／ｖ）を使用することを必要とする。さらに、反応溶媒においてその部分的加水分解のために１０〜２０％の過剰量が必要である。
【０１７２】
ステップ２（方法７ｂ）：１８３．２３ｇのＮ−（２−ヒドロキシエチル）ホモタウリン，分子内塩（１．０モル、ｆｗ＝１８３．２３）を、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた２Ｌのエーレンマイヤーフラスコに含まれる１４２．２ｇのジイソプロピルエチルアミン（１．１モル、ｆｗ＝１２９．２５）および７００ｍＬの無水エタノールの溶液に溶解させる。水中の１５１．６ｇのＧＭＡＣ（１．０モル、ｆｗ＝１５１．６４、２０８．１ｇ  ７２．９％）を、冷たい（５〜１０℃）、激しく撹拌しているＮ−ヒドロキシエチル−ホモタウリン溶液に、約三（３）時間の期間にわたって滴下様式にてゆっくりと添加する。反応の過程の間、白色結晶状固形物または透明の油性液体（後に固化する）を溶液から分離する。温度を注意してモニターし、次いで添加速度を調整し、１０℃以下の反応温度を維持する。ＧＭＡＣの完全な添加後、反応混合物を室温にて一晩（１８時間）撹拌する。最終的に、反応混合物を５０℃にて１〜２時間加熱し、次いで反応混合物がほとんど乾燥するまで、ロータリーエバポレータを使用して、真空下、溶媒（水、エタノール）を取り除く。反応塊を熱無水エタノール（７５０ｍＬ）に再懸濁し、ｐＨが＞１０．０（ｐＨ試験紙）であることを確かめ、次いで室温に冷却（約２時間）するときに、混合物を激しく撹拌して結晶化を促進させる。焼結ガラスを通じて濾過することによって白色結晶を回収し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタに窒素または乾燥空気を吸入することによって該フィルタ上で乾燥させる。
【０１７３】
生成物を、７５０ｍＬの無水エタノールに懸濁し、かつ充分なメタンスルホン酸（７６〜９２ｇ）またはガス状のＨＣｌのような他の酸を添加してエタノールに可溶なプロトン化生成物を形成させることによって再結晶化させる。溶液を、Ｂｕｅｃｈｎｅｒフィルタ上のＣｅｌｉｔｅ（登録商標）パッドを通じて濾過し、次いで塩基（８０〜１０２ｇのＥｔ３Ｎまたは他の可溶なヒドロキシド）を滴下様式にて添加し、脱プロトン化生成物の結晶化を導く。反応混合物を室温にて３時間撹拌し、焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通過させることによって最終的に該フィルタ上で乾燥させる。真空オーブン（５０℃、１５ｔｏｒｒ）内に一晩置くことによって固形物を完全に乾燥させる。生成量は９８〜９９％（ＨＰＬＣ）の典型的な純度を有する１９２ｇ（７６％）の乾燥白色微結晶状固形物である。結晶化による精製は、出発タウリンおよびジアルキル化副生成物の両方が塩基性無水エタノールに溶解するという事実に基づく。対照的に、生成物は酸性無水エタノールに可溶であるが、塩基性無水エタノールに難溶である。さらに、もし存在すれば、ナトリウム塩（ＮａＣｌ、ＮａＢｒなど）は塩基性および酸性無水エタノール中では限られた溶解性を有する。
【０１７４】
改変例：一置換基（monosubstitution）が中性、非荷電基（非アニオン、非カチオン）である場合、これは、Ｎ−一置換タウリン、ホモタウリン、関連のアミノアルカンスルホン酸およびアミノアルカン酸からの範囲の化合物を生産するための一般的な方法である。もし一置換基がカルボキサミド部分を含むとき、過度の酸または過度の塩基条件において加水分解しないように注意を払う。ＧＭＡＣの代わりに、ブロモアルキル第四級アンモニウム塩もまたうまく使用される。
【０１７５】
ステップ３（方法７Ｃ）：上記方法４ｂによって、Ｎ−（３−トリメチルアンモニウム−２−ヒドロキシプロピル）エタノールアミンクロライドハイドロクロライド（７８ａ）を調製する。この化合物（１．０モル、ｆｗ＝２４９．１９）の２４９．１９ｇを、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた２Ｌのエーレンマイヤーフラスコ内に含まれる１２２．８ｇのジイソプロピルエチルアミン（０．９５モル、ｆｗ＝１２９．２５）および７５０ｍＬの無水エタノールに溶解させる。１２２．１４ｇの液化（ｍｐ＝３１℃）１，３−プロパンスルトン（１．０モル、ｆｗ＝１２２．１４）を、約三（３）時間の間にわたって、激しく撹拌している第二アミンの溶液にゆっくりと添加する。スルトンのゆっくりした添加と冷却槽の定期的な使用により、発熱反応の温度を２０〜３０℃の範囲に維持することが可能となる。反応混合物を室温にて一晩（１８時間）撹拌し、次いで生成物の最初の沈殿の時点まで、さらに多くのジイソプロピルエチレンアミン（約６ｇ）を滴下添加する。反応混合物をさらに４〜６時間室温で撹拌する。次いで充分な塩基（約１３０ｇ  ｉＰｒ２ＮＥｔ；または代わりにテトラメチルグアニジン、Ｅｔ３Ｎ、５０％水溶液のＮａＯＨ、ＮａＯＥｔ、ＬｉＯＥｔ、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）を添加して、水溶液を塩基性（ｐＨ＞１０．０、ｐＨ試験紙）とすることによって生成物（無色の油または白色固形物）を溶液から取り出す。反応混合物を室温にて一晩（１８時間）再度撹拌し、白色結晶生成物の形成を導く。焼結ガラスを通じて濾過することによって生成物を回収し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタに窒素または乾燥空気を吸入することによって該フィルタ上で乾燥させる。方法７ａ−ステップ２に従って再結晶化させる。反応混合物を、焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いで最終的にフィルタに乾燥窒素または乾燥空気を通過させることによって該フィルタ上で乾燥させる。真空オーブン（５０℃、１５ｔｏｒｒ）内に一晩置くことによって固形物を完全に乾燥させる。生成量は９８〜９９％（ＨＰＬＣ）の典型的な純度を有する乾燥白色微結晶状固形物の２１５ｇ（８５％）である。
【０１７６】
改変例：これは、両性イオンアミンのこのクラスにおける一般的な方法である。他のアルキル化試薬が同様に機能する。改変せずに１，４−ブタンスルトンを使用し得る。ナトリウム３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルホネートは制限されているが、無水エタノールに充分な溶解性を示す。反応時間は室温で長くて１２〜２４時間である。無水エタノールにおけるナトリウム２−ブロモエタンスルホネートの低い可溶性により、エタノール／水（７０／３０  ｖ／ｖ）を使用することが必要となる。さらに、反応溶媒におけるその部分的加水分解のために、１０〜２０％の過剰量が必要である。ジイソプロピルエチルアミン以外の他の有機および無機塩基もまた使用される。上記Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）誘導体に加えて、Ｎ−メチル、Ｎ−エチル、Ｎ−イソプロピル、Ｎ−（２−メトキシエチル）基を含む範囲の出発物質、第二アミン−クワット化合物を使用し得る。
【０１７７】
実施例８（方法８）：１，１，５，９−テトラメチル−２−ヒドロキシ−５，９−ビス（２−スルホエチル）−１，５，９−トリアザノナン二分子内塩（８２、ｆｗ＝４１９．５７）の調製
ステップ１（方法８ａ）：
Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ビス（２−スルホエチル）−１，３−プロパンジアミン，二分子内塩（ｆｗ＝３１８．４２、［１８５３０５−８５−５］）
１０２．１８ｇの新たに蒸留したＮ，Ｎ’−ジメチル−１，３−プロパンジアミン（１．０モル、ｆｗ＝１０２．１８［１１１−３３−１］）および１５００ｍＬのエタノール／水（７０／３０  ｖ／ｖ）を、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた３Ｌのエーレンマイヤーフラスコ内に入れる。２５８．５ｇのジイソプロピルエチルアミン（２．０モル、ｆｗ＝１２９．２５）および４２２．１ｇの２−ブロモエタンスルホン酸、ナトリウム塩（２．０モル、ｆｗ＝２１１．０１）を、激しく撹拌するジアミン溶液に約七（７）時間の期間にわたって滴下添加する。反応混合物を室温にて約４２時間撹拌し、次いでＨＰＬＣによって定期的にモニターする。反応速度は、スルホン酸のナトリウム塩の溶解性によって制限される。一旦反応が完了（約４２時間）し、かつブロモエチルスルホネートが消費されれば、反応を完了させるのに必要な追加のアルキル化試薬の量をＨＰＬＣデータから見積もる。その時に、いくらかのブロモエチルスルホネートが加水分解して損失するため、追加のジイソプロピルアミン（０．３モル、約３９ｇ）およびブロモエチルスルホネート（０．３モル、約６４ｇ）を添加する。反応混合物を室温にて約２２時間再度撹拌する。出発アミンの全てがトリアルキル化の形跡がほとんどなくきれいにジアルキル化するまでこのプロセスを繰り返す。反応混合物を約１時間６０℃に加熱し、次いで濾過して、いずれの固形物をも取り除く。真空下、残留物がほぼ乾燥するまで溶媒（水、エタノール）を取り除く。１５００ｍＬの無水エタノールに残留物を溶解／懸濁させ、ｐＨが塩基性（ｐＨ＞１０．０、ｐＨ試験紙）であることを確認し、７０℃にて約３時間混合物を撹拌し、次いで撹拌しながら室温に冷却する。反応混合物を再度濾過し、固形物を取り除き、次いでメタンスルホン酸（約２２０ｇ、ｆｗ＝９６．１１）を、酸性（ｐＨ＜２．０、ｐＨ試験紙）になるまで、撹拌している混合物に少しずつ添加する。酸性化の間、最初に粘着性固形物として、次いで微細な白色結晶として生成物が溶液から得られる。次いで、混合物を、室温にて３時間そして４℃にて一晩（１８時間）撹拌する。Ｎ２または乾燥空気で覆い、焼結ガラスを通じて反応混合物を濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。
【０１７８】
１２００ｍＬの撹拌無水エタノールに固形物を懸濁し、ほとんどを溶解させるまで充分な塩基（Ｅｔ３Ｎ）を添加することによって生成物を再結晶化させる。溶液を濾過し固形物を取り除き、次いで充分な酸（メタンスルホン酸またはガス状のＨＣｌ）を、ｐＨが酸性（ｐＨ＜２．０、ｐＨ試験紙）になるまで滴下様式にて濾液に添加する。酸の添加により、白色微結晶の塊が溶液から生じる。混合物を室温にて一晩（１８時間）撹拌し、乾燥Ｎ２または乾燥空気で覆い、焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。真空オーブン（５０℃、１５ｔｏｒｒ）内に置くことによって、固形物を完全に乾燥させる。生産量は、検出可能な不純物を有さない（＞９９％、ＨＰＬＣ）、２５２ｇ（７９％）の乾燥白色微結晶状固形物である。
【０１７９】
ステップ２（方法８ｂ）：１−ベンジル−１，１，５，９−テトラメチル−３−ヒドロキシ−５，９−ビス（２−スルホエチル）−１，５，９−トリアザノナン，二分子内塩（ｆｗ＝５０９．６９）：
２５１．６ｇの新たに結晶化させたＮ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ビス（２−スルホエチル）トリメチレン−ジアミン，二分子内塩（０．７９モル、ｆｗ＝３１８．４２、[１８５３０５−８５−５］）を、室温にて、エタノール／水（８０／２０  ｖ／ｖ）およびジイソプロピルエチルアミン（０．８０モル、１０３．４ｇ、ｆｗ＝１２９．２５）の撹拌混合物１０００ｍＬ中に溶解する。１９８．１５ｇの注意して再結晶化させたＮ−（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）ベンジルジメチルアンモニウムクロライド（０．７５モル、「ベンジル試薬」、＞９９．５％純度、ＦＷ＝２６４．２０、[６７３０４−２５−０］）および１００．９ｇのジイソプロピルエチルアミンを、室温にて約六（６）時間の期間にわたって、撹拌反応混合物に個別に滴下添加する。穏やかな発熱が観察される。温度は６０分にわたって約６０℃にゆっくり上昇し、そして一晩（約１８時間）その温度が維持される。反応の後、ベンジル試薬出発物質の不存在をモニターするため、ＨＰＬＣが行われる。ロータリーエバポレータを使用して、真空下、溶媒を完全に取り除き、８５０ｍＬの無水エタノールを添加し、必要であれば、ｐＨを塩基性に調整し（ｐＨ＞９．５、ｐＨ試験紙）、そして混合物を６０℃にて１時間撹拌する。混合物を約３０℃に冷却し、次いでフリットガラスを使用して濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄する。白色固形物を４０℃の８００ｍＬの撹拌無水エタノールに懸濁し、そして生成物のほとんどまたはすべてが溶解するまでメタンスルホン酸（約７２ｇ）を滴下添加する。混合物を温かい状態で濾過し、不溶性固形物を取り除き、次いで、塩基性（ｐＨ＞９．５、ｐＨ紙）になるまで、塩基を撹拌濾液に滴下添加する。その間に、生成物の結晶が水溶液から結晶化する。溶液を４℃にて一晩冷却し、次いで焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。固形物を真空オーブン内に一晩（５０℃、１５ｔｏｒｒ）にわたって置くことによって完全に乾燥させる。生成量は、約９４％（ＨＰＬＣ）の典型的な純度を有する乾燥白色微結晶状固形物３２２ｇ（８１％）である。熱無水エタノールからの再結晶により、純度＞９８％（９０％再結晶生成量）の生成物が得られた。
【０１８０】
ステップ３（方法８ｃ）：
１，１，５，９−テトラメチル−３−ヒドロキシ−５，９−ビス（２−スルホエチル）−１，５，９−トリアザノナン，二分子内塩（ｆｗ＝４１９．５７）
３０５．８ｇの１−ベンジル−１，１，５，９−テトラメチル−３−ヒドロキシ−５，９−ビス（２−スルホエチル）−１，５，９−トリアザノナン，二分子内塩（ｆｗ＝５０９．６９）、９．６１ｇのメタンスルホン酸（０．１０モル、ｆｗ＝９６．１１）および９００ｍＬのエタノール／水（９０／１０ｗ／ｗ）を、磁気撹拌棒、サーモカップル、およびリリーフバルブを有する圧力ヘッドを備えた１．７リットルの厚肉のガラス耐圧容器内に入れる。触媒（６．０ｇ  ５％  Ｐｄ／Ｃ）を混合物に添加し、圧力容器を密封し、次いで水素ガス（Ｈ２）で３５ｐｓｉｇに加圧し、３回脱気する。最終的に、撹拌混合物を加圧しそして約四（４）時間、４０℃の温度において３５ｐｓｉｇの水素に維持する。３５ｐｓｉｇのＨ２で室温にて撹拌反応を一晩（約１８時間）継続する。圧力ボトルを脱気し、反応混合物をＣｅｌｉｔｅ（登録商標）パッドに通じて濾過し、不溶性触媒を取り除き、そしてロータリーエバポレータを使用して、濾液の容量を約８００ｍＬに減少させる。この溶液を６０℃に加熱し、ｐＨがほぼ中性（ｐＨ＝７．０、ｐＨ試験紙）になるまで塩基を添加する（約１３ｇジイソプロピルエチルアミン）。生成物が、白色結晶として溶液から得られる。混合物を室温にゆっくりと冷却し（約３時間）、次いで混合物を４℃にて一晩（１８時間）置く。焼結ガラスを通じた濾過によって白色結晶を回収し、アセトンで洗浄し次いでフィルタに窒素または乾燥空気を吸入することによって、該フィルタ上で乾燥する。結晶の二番目の収穫物を以下のように得る。濾液の体積を約５００ｍＬに減少させ、ｐＨをチェックしそして必要であれば調整し（ｐＨ約７．０）、混合物を、生成物の結晶でシードし、４℃に一晩冷却しそして、上記と同様に濾過および洗浄する。固形物を真空オーブン内に一晩（５０℃、１５ｔｏｒｒ）置くことによって完全に乾燥させ、ガラスデシケータ内のＰ２Ｏ５上で保管する。合計生成量は、９８〜９９％（ＨＰＬＣ）の典型的な純度を有する乾燥白色結晶状固形物２３７ｇ（９４％）である。生成物の再結晶は通常必要ではない。
【０１８１】
実施例９：（方法９）：（３−トリメチルアンモニウムプロピル）ジメチルアミンクロライドハイドロクロライド（２９ａ、ｆｗ＝２１７．１９）の調製
３０．５３ｇ（３−アミノプロピル）トリメチルアンモニウムクロライド（２００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝１５２．６７）を４８．５ｇの９５％ギ酸（１０００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝４６．０３）に注意して滴下添加する。窒素環境下、２５０ｍＬのエーレンマイヤーフラスコ内で暖かい混合物を磁気撹拌し、次いで外部冷却を使用して室温に冷却する。４０．６ｇの３７％ホルムアルデヒド（５００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝３０．０３）を反応混合物に添加し、これを６５℃にて一晩（１８時間）加熱する。温度が約５０℃に到達すると、ＣＯ２の泡が溶液から出始める。次いで、反応混合物の温度を一（１）時間で９５℃に上げ、次いで室温に冷却する。最終的に、酸性（ｐＨ＜２．０、ｐＨ試験紙）になるまで、約２２ｇの３７％塩酸（２２０ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝３６．４６）を滴下様式で撹拌混合物に添加する。ロータリーエバポレータを使用して、真空下、溶媒および未反応出発物質を完全に取り除く。混合物を約１００ｍＬの無水エタノールで懸濁し、７０℃にて３０分間加熱し、焼結ガラスと通じて濾過し、室温に冷却し、次いで、真空下、溶媒を再度完全に取り除く。最終的に、混合物を、最少量（８０〜１００ｍＬ）の無水エタノール／イソプロパノール（５０／５０  ｖ／ｖ）の熱混合物に溶解し、焼結ガラスを通じて速やかに濾過し、室温に冷却し、次いでｐＨが酸性（ｐＨ＜１．０、ｐＨ試験紙）になるまでガス状のＨＣｌを注意して添加する。混合物を一晩置き、次いで濾過して結晶の一番目の収穫物を得る。次いで５０ｍＬのアセトンを濾液に添加し、混合物を室温にて２時間、次いで４℃にて一晩（１８時間）置く。混合物を再度濾過し、白色微結晶生成物の二番目の収穫物を得る。２つの収穫物をあわせ、イソプロパノール／アセトン（５０／５０  ｖ／ｖ）、次いでアセトンで、さらにジエチルエーテルで洗浄する。いくぶん吸湿性のこの生成物に、乾燥窒素を通すことにより乾燥させ、続いて真空オーブン内で５０℃にて一晩（１８時間）乾燥させる。この手順により、ＨＰＬＣによる９６〜９８％の純度である生成物（３８．６ｇ、８９％）が生成する。ＨＣｌを含む乾燥した熱エタノール／イソプロパノールからの再結晶化はＨＰＬＣにて約９９％純度である生成物を生産する。
【０１８２】
改変例：もし２００ｍｍｏｌｅの（２−アミノエチル）−トリエチルアンモニウムクロライド・ハイドロクロライドを出発物質として使用すれば、合理的な結果が得られる。この場合、２００ｍｍｏｌｅのＮａＯＨ（５０％水溶液）もまた最初に添加する。これは第一および第二アミンのメチル化において一般的な技術（Eschweiler-Clarkeメチル化）である。第二アミンの場合、ギ酸およびホルムアルデヒド溶液の半分量を添加する。時には、充分に溶解させるためにいくらかのさらなる水が必要とされる。
【０１８３】
実施例１０：（方法１０）：Ｎ−（３−トリメチルアンモニウムプロピル）−ジエチルアミンブロマイドハイドロブロマイド（１７、ｆｗ＝３３４．１４）の調製
２６．１０ｇの（３−ブロモプロピル）トリメチルアンモニウムブロマイド（１００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝２６１．０１）を５００ｍＬのエーレンマイヤーフラスコ内で２００ｍＬの撹拌アセトニトリル（磁気撹拌）に懸濁する。２１．９５ｇのジエチルアミン（３００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝７３．１４）を添加し、そして懸濁液を室温にて一晩（１８時間）撹拌する。この間、反応混合物は均質になる。反応物を５５℃に２時間加熱し、反応を完了させる。反応混合物を室温に冷却し、混合物が酸性（ｐＨ＜２．０、ｐＨ試験紙）になるまでガス状のＨＢｒを添加し、そして生成物は白色結晶として結晶化する。もし結晶化が起こらないまたはもし透明な油を形成するときには、ガラスフラスコの内側をこすり、結晶化を誘導する。または種晶を添加し、次いで混合物を、室温にて約３時間撹拌する。その間に、結晶が形成し始める。２００ｍＬのアセトンを撹拌混合物に添加し、次いで４℃にて一晩（１８時間）撹拌し結晶化を完了させる。混合物を濾過し、次いで白色結晶生成物を２５ｍＬのアセトンで洗浄する。乾燥窒素を通して生成物を乾燥し、続いて真空オーブン内で５０℃にて一晩（１８時間）乾燥させる。この手順は、典型的にはＨＰＬＣによる９６〜９８％の純度である白色微結晶生成物（３０．４ｇ、収率９１％）を生成する。
【０１８４】
無水エタノールおよびイソプロパノール（５０／５０  ｖ／ｖ）の熱混合物を使用して再結晶化を行う。３０．０ｇの粗ハイドロブロマイド生成物を最少量の熱エタノール／イソプロパノール（約４５ｍＬ）で溶解する。溶液が強酸性（ｐＨ＜２．０、ｐＨ紙）になるまでガス状のＨＢｒを暖かい溶媒溶液内に注意して吹き込み、次いで１〜２分継続させる。無水エタノール内でガス状ＨＢｒを泡立てることは、強い発熱プロセスである。蓋付きフラスコを約３時間の間にわたって室温に冷却する。美しい白色結晶が生成する。次いで、フラスコを４℃にて一晩冷却する。白色結晶を、焼結ガラスフィルタを使用して室温にて速やかに濾過し、２５ｍＬのアセトン／イソプロパノール（５０／５０  ｖ／ｖ）で洗浄し、次いで純粋なアセトン、次いでジエチルエーテルで洗浄する。生成物を真空オーブンで５０℃にて一晩乾燥させ、次いでガラスデシケータ内のＰ２Ｏ５上で保管する。この再結晶化方法は、最初の純度が＞９５％の場合、９９＋％のＨＰＬＣ純度で２６．１ｇ（８７％の再結晶化収率）の精製生成物を生産する。
【０１８５】
実施例１１：Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−Ｎ−（３−ホスホノプロピル）−１，３−プロパンジアンモニウム二分子内塩（６０、ｆｗ＝２５２．３８）
方法１１ａ：Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−Ｎ−（３−ジエチルホスホノプロピル）−１，３−プロパンジアミンジエチルエーテルブロマイド・ハイドロブロマイド（７９ｄ、ｆｗ＝４７０．２４）の調製
２６０．５ｇの新たに蒸留したＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミン（２．０モル、ｆｗ＝１３０．２４）および５２０ｍＬのアセトンを、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた２Ｌのフラスコ内に入れる。温度を約４５℃に保つ。２６０ｍＬのアセトン中の２５９．１ｇのジエチル３−ブロモプロパンホスホネート（１．０モル、ｆｗ＝２５９．０９）の溶液を、撹拌アミン溶液に七（７）時間の間にわたってゆっくり添加する。粘着性の白色結晶状固形物または透明な粘性油が、反応中において数分で溶液から現れる。混合物を室温にて一晩（１８時間）撹拌し、次いで短時間で４℃に冷却する。固形物を、焼結ガラスを通じて濾過するか、または反応液をデカントして、粘性油から除くかのいずれかである。濾液または上澄み液から溶媒を取り除くことができ、次いで過剰な未反応のジアミンを取り除くことができる。粗生成物を、最少量の熱無水エタノール（４５０〜５００ｍＬ）に溶解する。熱い間に溶液を濾過し、次いで溶液がわずかに酸性（ＰＨ＝４〜５、ｐＨ紙）になるまで、混合物内でガス状のＨＢｒを非常に注意して吹き込む。溶液を室温に冷却し、次いで４℃に冷却し、そして一晩置く。４００ｍＬの冷たいアセトン／ジエチルエーテル（５０／５０  ｖ／ｖ）を添加し、そして４℃にて三（３）以上の時間置く。反応混合物を、焼結ガラスフィルタを使用して室温にて速やかに濾過し、次いで固形物塊をジエチルエーテルで洗浄する。潮解性の白色固形物を真空オーブンで５０℃にて一晩乾燥させ、ガラスデシケータ内のＰ２Ｏ５上で保管する。この方法は、ＨＰＬＣによって９４〜９８％純度の約４３０ｇの粗生成物を生産する。
【０１８６】
方法１１ｂ：
４２３．３ｇの上記生成物（０．９０モル、ｆｗ＝４７０．２４）および９００ｍＬの３７％塩酸を、磁気撹拌棒およびねじ付のテフロンキャップを備え付けた１．７リットルの厚肉のガラス耐圧容器内に入れる。混合物を８０℃に加熱し、約２１時間撹拌し、焼結ガラスを通じて濾過しそして室温に冷却する。溶媒および揮発性酸を、真空下、ロータリーエバポレータを使用して取り除く。８００ｍＬの無水エタノールを添加し、次いで混合物を撹拌しながら短時間で沸騰する付近に加熱し、そして最終的に室温に冷却する。エタノールおよび他の揮発性物質を、真空下、再度完全に取り除く。淡黄色残留物を最少量の熱無水エタノール（４００〜５００ｍＬ）に溶解させ、次いでトリエチルアミンを、撹拌しながら溶液のｐＨが中性付近（ｐＨ＝７．０、ｐＨ試験紙）になるまで滴下添加する。混合物を室温に冷却し、次いで４℃にて一晩（１８時間）置く。白色結晶状固形物が形成される。焼結ガラスを使用して、室温での迅速な濾過によって白色結晶を得、そしてアセトン／ジエチルエーテル（５０／５０  ｖ／ｖ）で洗浄する。生成物を、まず乾燥窒素をフィルタベッドに通過させることによって最初に乾燥させ、次いで５０℃の真空オーブン内で乾燥させる。この加水分解方法および結晶化は、９８〜９９％のＨＰＬＣ純度である約２０２ｇ（８９％）の精製生成物を生産する。
【０１８７】
改変例：ホスホネートエステルの加水分解において、３７％のＨＣｌの代わりに４８％のＨＢｒ水溶液を使用することができる。これは、ホスホノアルキル置換アミン−クワット化合物の調製における一般的な方法である。より高価なホスホン酸ジベンジルエステルの使用は、穏やかな触媒水素添加によってベンジル基を都合よく除去することが可能である。
【０１８８】
実施例１２：（方法１２）Ｎ−（３−トリメチルアンモニウムプロピル）−ジメチルアミンヒドロキシド（２９ｄ、ｆｗ＝３５０．５６）の調製
１０８．６ｇの再結晶化Ｎ−（３−トリメチルアンモニウムプロピル）ジメチルアミンクロライド・ハイドロクロライド（５００ｍｍｏｌｅ、２９ａ，ｆｗ＝２１７．１９）を、ガラスフリー、ポリプロピレンフラスコ中で、ＣＯ２フリー、Ｎ２環境下、４２５ｍＬの脱気、脱イオン水に溶解させる。１１７．０ｇの酸化銀（５０５ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝２３１．７４）をその溶液に添加し、次いで、メカニカルポリプロピレン攪拌翼を用いて、４８時間室温にて激しく撹拌する。その混合物を、窒素ガスで覆いながら、ポリプロピレンＢｕｅｃｈｎｅｒフィルタ中のポリプロピレンフィルタ／フェルトを通じて、ポリプロピレン受用フラスコ内に濾過する。その無色透明の溶液を回転エバポレータに入れ、次いで、真空下にて、３６〜４８時間の間にわたって水を部分的に取り除く一方で、外部ヒーティングバスを使用して、生成物（粘性液）を約５０℃に維持する。酸−塩基滴定（ヒドロキシド）およびＨＰＬＣ分析（カチオン）は、最終溶液が３６％のクワットヒドロキシドを含むことを示し；滴定は、残余Ａｇ＋およびＣｌ−が１０ｐｐｍ未満であることを示す。その溶液を、密封された清潔なポリプロピレン容器内に、室温にて保存する。生成量はほとんど定量的である。
【０１８９】
改変例：この方法は、一般的に、本明細書中に記載のほとんどのアミン−クワット緩衝剤に適用可能である。一般的に、アミド基または２−ヒドロキシエチル基を含む緩衝剤は、強い塩基性条件下では、安定性が制限されている。クロライド／ブロマイド塩である、これらの緩衝剤化合物は、イオン交換、電気分解および電気透析法を使用して、ヒドロキシド塩に変換するのに適切である。
【０１９０】
実施例１３：（方法１３）ビス［Ｎ−（３−トリメチルアンモニウムプロピル）−ジメチルアミン］カーボネート（２９ｅ、ｆｗ＝１６２．２８）の調製
１０８．６ｇの再結晶化Ｎ−（３−トリメチルアンモニウムプロピル）ジメチルアミンクロライド・塩酸塩（５００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝２１７．１９）を、ガラスフリー、ポリプロピレンフラスコにて、ＣＯ２フリー、Ｎ２環境下で、４２５ｍＬの脱気、脱イオン水に溶解させる。１３９．０ｇの酸化銀（６００ｍｍｏｌｅ、ｆｗ＝２３１．７４）をその溶液に添加し、次いで、メカニカルポリプロピレン攪拌翼を用いて、４８時間室温にて激しく撹拌する。その混合物を、窒素ガスで覆いながら、ポリプロピレンＢｕｅｃｈｎｅｒフィルタ中のポリプロピレンフィルタ／フェルトを通じて、ポリプロピレン受用フラスコ内に濾過する。撹拌している濾液にＣＯ２ガスをゆっくり吹き込み、ヒドロキシドをカーボネートに変換する。較正したガラス電極を有するｐＨメーターを使用して、定期的に溶液のｐＨをモニターする。最終ｐＨが１１．９±０．１の場合、その反応は完了したと考えられる。このｐＨでは、二酸化炭素との反応がずっと遅くなる。なぜなら、ＣＯ２とカーボネートとの反応が遅い一方、ＣＯ２とヒドロキシドとの反応は速いためである。その無色透明の水溶液を回転エバポレータに入れ、そして、真空下にて、３６〜４８時間の間にわたって水を部分的に取り除く。この間、外部ヒーティングバスを使用して、生成物（粘性液）を約５０℃に維持する。酸−塩基滴定（ヒドロキシド）およびＨＰＬＣ分析（カチオン）は、最終溶液が３８％のクワットカーボネートを含むことを示し；原子吸光度は、残りのＡｇ＋およびＣｌ−が１ｐｐｍ未満であることを示す。その溶液を、密封された清潔なポリプロピレン容器内に、室温にて保存する。収率はほとんど１００％である。
【０１９１】
実施例１４：微生物生育阻害アッセイ
４００μＬのウェル容量を有する９６ウェルプレートにて微生物生育阻害アッセイを実施する。本発明者の手中において、このようにして得られたデータは、従来の振盪フラスコで得られたデータとほとんど同じである一方、データ収集はより正確かつ使いやすいものである。単一の生物に対応する２つのプレートを同時に読むことができるように、２つの較正プレートリーダーを使用する。各プレートは、１つの生物について８０セルを含み、そして４つの各緩衝剤を５つの濃度（２５、５０、１００、２２５、５００ｍＭ）それぞれに有し、この緩衝剤と濃度との組み合わせ（２０）を４連にする。これらのセルのそれぞれは、５０μＬの新鮮な較正された細胞培養物と、２５０μＬの新鮮な滅菌細胞培養物を含んだ。さらに、各プレートは、５０μＬの新鮮な細胞培養物を加えた２５０μＬの滅菌済みの緩衝剤非含有生育培地を有する８つの同一のセル、および３００μＬの滅菌生育培地を有しかつ生物を含まない８つのセルを含んだ。所定の期間において、１５〜６０分ごとに６００ｎｍにて光散乱／吸光度測定によって微生物の生育を測定する。１５分ごとに、各プレートを撹拌／振動し、生物を再懸濁しかつ給気を促進する；このプロセスを、吸光度の各読み取り直前に繰り返す。各培地について、滅菌培地の６つのボトルを調製し、各緩衝剤濃度（０、３０、６０、１２０、２７０、６００ｍＭ）につき１つであり、各々をプレート中で希釈したときに、所望の濃度が得られる。培地成分（以下参照）、添加緩衝剤および水を混合し、次いでｐＨを適切な値に調整する。培地の各ボトルを熱滅菌（１２１℃、１５psig、２０分）し、冷まし、そして必要に応じて、３７％ＨＣｌまたは５０％ＮａＯＨを用いて滅菌様式にてｐＨを適切な値に調整する。
【０１９２】
これらの生物を用いる従前の経験に基づいて、一連の微生物生育測定を実施し、最適生育条件を決定する。４つのｐＨ値（６．０、６．５、７．０、７．５）それぞれにて各生物に特有な４つの異なる培地組成物を、３つの温度（２３℃、３０℃、３７℃）で測定する。幸いにも、以下に挙げる４つの生物全てにつて７．０±０．１の同じｐＨを使用することができる、ほぼ最適な生育条件の組合せが発見された：
【０１９３】
【表７】
0005671626.tif 000034
【０１９４】
培地の１リットルについての生育培地の組成を以下に挙げる。熱滅菌の前および後の両方でｐＨを７．０±０．１に調整する。添加のカチオン緩衝剤が、滅菌濾過により熱滅菌前および熱滅菌後に添加された場合、同様の生育結果が得られる。メタノールを含むいくつかの有用な生育培地がピキア（Ｐｉｃｈｉａ）について知られているが、現状では、ＭＥ培地は同じように良好であり、そしてメタノールの蒸発は問題ではない。以下の量は、滅菌生育培地中ｇ／Ｌとして示す。
【０１９５】
改変ＭＥ培地：１５．０ｇグルコース
５．０ｇ肉ペプトン
２０．０ｇ麦芽抽出物
２．０ｇ（ＮＨ４）２ＳＯ４
改変ＴＳ培地：２．５ｇグルコース
１７．０ｇカゼインペプトン
３．０ｇ大豆ぺプトン
５．０ｇＮａＣｌ
２．５ｇＫ２ＨＰＯ４
改変ＰＭ培地：２．５ｇグルコース
１０．０ｇ肉ペプトン
１０．０ｇカゼインペプトン
１０．０ｇグリセリン
１．５ｇＫ２ＨＰＯ４
０．５ｇＮＨ４Ｃｌ
０．５ｇＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ
【０１９６】
これらの試験における緩衝剤は、ＤＥＡＧＡ、ＭＥＡＧＡ、ＭＯＧＡ、ＤＩＭＥＧＡ、ＤＥＧＡ、ＴＲＩＳ、ＭＥＳおよびＴＡＰＳである。ＤＥＡＧＡ、ＭＥＡＧＡ、ＭＯＧＡ、ＤＩＭＥＧＡおよびＤＥＧＡの構造は、全て本発明の範囲内であり、本明細書にて提供される。ＴＲＩＳ、ＭＥＳおよびＴＡＰＳは、当該技術分野において公知の従来型の緩衝剤である。
【０１９７】
細菌および酵母種を、各生育培地において生育させ、そして数回計数する。時間の関数として既知密度の新鮮な、安定な、再現性のある培養物を得る。段階希釈を行い、次いで、プレート計数を行うことによる通常の方法にて、微生物計数を実施する。各培養物を３回希釈およびプレートし、その値を平均する。培養物が適切な微生物密度（ｃｆｕ／ｍＬ）に達したら、２つの９６ウェルプレートを上記のように迅速にロードし、そして２つの適合したプレートリーダーを使用してプレート読み取りを開始する。
【０１９８】
生育結果を図１〜４に示す。これらは、種々の緩衝剤濃度にて、本発明の範囲内外の上記緩衝剤を含む生育培地における、４つの異なる種の微生物の生育の比較を示すグラフである。
【０１９９】
このタイプの比較生物学的研究の解釈において、注意が払われなければならない。この場合、同じｐＨにて異なるｐＫａ値を有する異なる緩衝剤の比較は、いくつかの緩衝剤が主に塩基性の形態にあり（ＭＥＳ、ＤＥＡＧＡ）、いくつかは主に酸性の形態にあり（ＴＡＰＳ、ＤＥＧＡ）、そしていくつかは中間にあることを意味する。さらに、いくつかの緩衝剤がカチオン性であり、いくつかはアニオン性であり、いくつかは中性であり、そしていくつかは中性−両性イオン性である。しかしながら、それぞれの緩衝剤についてｐＨ＝ＰＫａの場合、種々のｐＨ値で同じ生物の生育を比較することによって、さらに悪い状況が起こり得る。
【０２００】
上記注意を念頭において、微生物生育結果に関するいくつかの有用な一般化がなされ得る。
（ａ）３つの生育培地のいずれにおいても、８つの緩衝剤（５つはカチオン性）のいずれについても急性毒性の兆候はない。
（ｂ）５つのカチオン緩衝剤は、３つの生育培地の全てと完全に相溶性があり、滅菌前または後のいずれにおいても、沈殿、色形成または臭気形成の形跡はない。
（ｃ）カチオン緩衝剤は、標準オートクレーヴ条件および滅菌濾過法に耐える。
（ｄ）試験された３つの標準緩衝剤において、より高い濃度での生育阻害は、ＴＲＩＳ＞ＭＥＳ＞ＴＡＰＳの順であり、試験された全ての８つの緩衝剤のうち最も良いものは、一貫してＴＡＰＳである。
（ｅ）エシェリシア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）は独特である；小さな違いはあるが、一般に、いずれの濃度でもいずれの緩衝剤によってもほとんど生育阻害がない。
（ｆ）対照的に、サッカロマイセス（Ｓａｃｃｈａｒｙｏｍｙｃｅｓ）は、全ての緩衝剤の高濃度に対して最も感受性がある。
（ｇ）４つの生物の全てが、５つのカチオン緩衝剤が全体として互いに類似することを示し、ＴＲＩＳ（１＋／０）よりも良く、かつＭＥＳ（０／１−）とほぼ同じであり、かつＴＡＰＳ（０／１−）ほど良くない。
（ｈ）５つのカチオン緩衝剤の全てが、１００ｍＭ以下の濃度では生物のいずれにおいても顕著な生育阻害がないことを示す。
（ｉ）シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）は、カチオン緩衝剤間で顕著な違いを示す：ＤＥＡＧＡおよびＭＥＡＧＡがＤＩＭＥＧＡおよびＤＥＧＡよりも明らかに良く、ＭＯＧＡは、中間である。そして５つのカチオン緩衝剤の全てがＴＲＩＳよりも良い。
（ｊ）類似のｐＫａ値を有する緩衝剤の比較は、新たな傾向を示すわけではなく、すでに上記した傾向を単に補強する：ＤＥＡＧＡ（６．１）およびＭＥＳ（６．１）はほぼ同じ作用を有し、ＤＩＭＥＧＡ（７．９）は、ＴＲＩＳ（８．１）よりも良く、ＴＡＰＳ（８．４）は、ＤＥＧＡ（８．５）よりも良い。
【０２０１】
実施例１５：ｐＨ緩衝剤におけるｐＫａ値の精密な測定法
これらの研究にて高純度分析品質試薬：塩化カリウム、水酸化カリウム、標準一塩基性酸フタレートカリウム塩（primary standard potassium acid phthalate）（ＫＡＰ、Ｂａｋｅｒ）、１８メグオーム脱イオン化二回蒸留水（ＣＯ２フリー）を使用する。ハイドロクロライドまたはハイドロブロマイド塩としての緩衝剤は、有機溶媒から注意深く再結晶化される。ＨＰＬＣによって測定するときに純度が９９．５％以上になるまで、ガス状のハイドロジェンクロライドまたはハイドロジェンブロマイドを少量の過剰量で含む。それらを真空オーブンで５０℃にて１８〜２４時間乾燥させ、ガラスデシケータ内のＰ２Ｏ５上で保管する。残っている不純物は、不活性の水／溶媒および残っているＨＣｌまたはＨＢｒの痕跡だけである。ほとんどの緩衝剤は大気中で安定であり；いくつかは幾分吸湿性である。緩衝剤化合物の計量の間、大気中の湿度の吸収を妨げまたは最小限にするために注意をする。脱気、脱イオン水および標準化容量フラスコを使用して、１０ｍＭ緩衝剤および８０ｍＭ  ＫＣｌを含む溶液を注意して調製する。ＫＡＰに対して注意して標準化した１００ｍＭのカーボネートフリーＫＯＨを使用し、各緩衝剤化合物について６つの独立したｐＨ滴定を実施する。７５ｍＬ被覆ガラス滴定セル、Model DG-115-SC組合せｐＨ電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ参照）および正確な１０ｍＬ自動ビュレットを有するＭｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ、ＯＨ）Ｍｏｄｅｌ  Ｔ５０  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｉｔｒａｔｏｒを使用して、滴定を実施する。ＬａｂＸ  滴定用ソフトウェア、バージョン２．５によって、滴定装置を制御しかつデータを回収する。１０．００±０．０５℃、２５．００±０．０５℃または４０．００±０．０５℃にて滴定セルをサーモスタットで制御する。ＮＩＳＴ−トレーサブル水銀温度計を使用して温度を測定する。エンドポイントがビュレットの５ｍＬデリバリーポイントに近くなるように、滴定を調整し、１００μＬの増加体積および連続撹拌によって増加滴定（incremental titrations）を実施する。読み取りが記録される前の各増加加算（incremental addition）（１０〜３０秒）後に、系が決定される。温度範囲１０〜４０℃において２、４、７、１０、１２における正確に知られた値を有する、正確なＮＩＳＴ−トレーサブル緩衝剤（±０．００１ｐＨ単位）を使用する（Oakton Instruments, Vernon Hills, IL）。ｐＨ＝２、４、１０および１２にて電極を較正する。ＰＨ＝７緩衝剤を独立して測定する。もしｐＨ＝７測定が±０．００２ｐＨ単位まで正確であれば、滴定を実施する。もしそうでなければ、較正を繰り返す。各滴定実験前にｐＨ較正を実施する。３．５より小さく、または１０．５より大きなｐＫａ値を有する緩衝剤については、濃度（緩衝剤、ＫＯＨ、ＫＣｌ）を５倍または１０倍まで増加させる。これらの条件下、１または２回の滴定のみを実施し、そしてｐＫａ値を±０．２ｌｏｇＫ単位と見積もる。MartellおよびMotekaitisのＰＫＡＳソフトウェアパッケージ（Martell, A. E.; Motekaitis, R. J., Determination and Use of Stability Constants, 2nd ed., VCH Publishers, New York, 1992; ISBN 1-56081-5116-7）を使用して実験的な滴定データを分析する。Fortran77におけるオープンソースg77  Fortranコンパイラー（www.neng.usu/cee/faculty/gurro/Classes/ Classes_Fall2002/ Fortran77/Fortran77Course.htmlからダウンロードする）を使用し、デスクトップＰＣコンピュータ上でＰＫＡＳソフトウェアを作動させる。各作動からのデータを、滴定ソフトウェアからフォーマットされたＥｘｃｅｌ表計算ソフト内に移行（切取り／貼付け）し、そして適切なフォーマットされた形態にてＰＫＡＳにおけるデータインプットファイル内に移行（切取り／貼付け）する。全ての滴定において、緩衝剤の濃度および残余の強酸の量をリファインする（refined）。ｐＫａ範囲３．５〜１０．５において、ｐＫａリファインメントに使用されるデータポイントは、それらが利用することができる場合、０．１〜１．２等量範囲に制限される。選択された化合物について、信頼限界を有する、正確で、充分にリファインされたｐＫａ結果が、以下に示される。
【０２０２】
【表８】
0005671626.tif 000035
【０２０３】
実施例１６：ｐＨ緩衝剤のｐＫａ値のおおよその測定
非反応性不純物が＞５％（ＨＰＬＣ）である場合、反応性不純物が＞１％（ＨＰＬＣ）である場合、不充分な緩衝剤しか利用可能でない場合、または著しく劣った曲線適合が上記方法にて見られる場合、この方法を用いる。実験的方法は、上記方法とほとんど同じであるが、実験的体積−ｐＨデータを別に処理する。通常、１回または２回の滴定のみ実施する。半−当量点にてｐＫａは滴定曲線のｐＨと同じであると推定される。推定ｐＫａ値は、不純物の性質および量に依存し、±０．１程度と良くまたは±０．５程度と悪い。
【０２０４】
実施例１７．緩衝剤純度のＨＰＬＣ分析
方法１７ａ−弱い混合モード−カチオン交換逆相：
Dionex/ESA Biosciences（Chelmisford, MA）Corona Plus CAD検出器および5μm, 100Å, 4.6×150mm PrimeSep 200混合モードクロマトグラフィーカラム（SIELC Technologies, Prospect Heights, IL）と並行してWaters 996 PDA検出器を備えたWaters Corp.（Milford, MA）勾配ＨＰＬＣを使用して純度分析を実施した。カチオン緩衝剤およびそれらのほとんどの不純物は、ほとんどＵＶを吸収しないので、CAD検出器が必要である；しかしながら、ブロマイドアニオンおよびいくつかの緩衝剤不純物はＵＶを吸収する。
サンプル注入：Ａ緩衝液中の５ｍｇ／ｍＬサンプル溶液５μＬ
流速：１．０ｍＬ／分
Ａ緩衝剤：９５％Ｈ２Ｏ＋０．２％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸を有する５％ＣＨ３ＣＮ（ｖ／ｖ）
Ｂ緩衝剤：２５％Ｈ２Ｏ＋０．２％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸を有する７５％ＣＨ３ＣＮ（ｖ／ｖ）
勾配方法：１００％Ａ                          ０〜１分
１００％Ａから５０％Ａ／５０％Ｂ    １〜２１分
５０％Ａ／５０％Ｂ                  ２１〜２６分
５０％Ａ／５０％Ｂから１００％Ｂ    ２６〜２７分
１００％Ｂ                          ２７〜３０分
【０２０５】
方法１７ｂ−強い混合モード−カチオン交換逆相：
Dionex/ESA Biosciences（Chelmisford,MA）Corona Plus CAD検出器および5μm, 100Å, 4.6×150mm PrimeSep A混合モードクロマトグラフィーカラム（SIELC Technologies, Prospect Heights, IL）とタンデムにWaters 996 PDA検出器を備えたWaters Corp.（Milford, MA）勾配ＨＰＬＣを使用して純度分析を実施した。
サンプル注入：Ａ緩衝液中の５ｍｇ／ｍＬサンプル溶液５μＬ
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
Ａ緩衝剤：１００％Ｈ２Ｏ＋０．２％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸を有する０％ＣＨ３ＣＮ（ｖ／ｖ）
Ｂ緩衝剤：２５％Ｈ２Ｏ＋０．２％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸を有する７５％ＣＨ３ＣＮ（ｖ／ｖ）
勾配方法：１００％Ａ                          ０〜１分
１００％Ａから１００％Ｂ            １〜２１分
１００％Ｂ                          ２１〜２６分
【０２０６】
（方法１７ｃ−ＨＩＬＩＣ）
Dionex/ESA Biosciences(Chelmisford, MA) Corona Plus CAD検出器および5μm, 100Å, 4.6×250mm Obelisc Nクロマトグラフィーカラム（SIELC Technologies, Prospect Hts, IL）とタンデムにWaters 996 PDA検出器を備えたWaters Corp.（Milford, MA）勾配ＨＰＬＣを使用して純度分析を実施した。
サンプル注入：Ａ緩衝液中の５ｍｇ／ｍＬサンプル溶液５μＬ
流速：１．０ｍＬ／分
Ａ緩衝剤：２５％Ｈ２Ｏ＋０．１％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸を有する７５％ＣＨ３ＣＮ（ｖ／ｖ）
Ｂ緩衝剤：７０％Ｈ２Ｏ＋０．１％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸を有する３０％ＣＨ３ＣＮ（ｖ／ｖ）
勾配方法：１００％Ａ                          ０〜１０分
１００％Ａから１００％Ｂ            １０〜２０分
１００％Ｂ                          ２０〜２５分
【０２０７】
本発明の種々の実施形態による例示の緩衝剤化合物の構造および名前が以下の頁に示される。緩衝剤化合物の全てが、名前によって特定され、かついくつかは化合物番号および頭字語により特定される。これらは、緩衝剤の技術分野にて共通のプラクティスにより作られる。
【０２０８】
本発明の種々の実施形態による例示の反応および化合物が以下の表１に示される。表１の化合物の番号は、化合物の構造および名前を示す、それ以前の頁の化合物の番号に対応する。方法の番号は、同じ番号を有する実施例に相当する。
【０２０９】
【化２３】
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【０２１０】
【化２４】
0005671626.tif 000037
【０２１１】
【化２５】
0005671626.tif 000038
【０２１２】
【化２６】
0005671626.tif 000039
【０２１３】
【化２７】
0005671626.tif 000040
【０２１４】
【表９】
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【０２１５】
【表１０】
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【０２１６】
【表１１】
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【０２１７】
本明細書に開示されおよび請求の範囲に記載された組成物および方法の全ては、本開示の観点および当業者に知識に基づいて、過度の実験なく当業者によってなされおよび実行され得る。本発明の組成物および方法は、特定の好ましい実施形態の観点にて記載されているが、本発明の概念、精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の組成物および／または方法ならびに方法の中のステップまたは一連のステップに、変形が適用され得ることは当業者にとって明らかである。より詳細には、化学的または物理的に関連する特定の薬剤が、本明細書に記載の薬剤と置換され得る一方、同じまたは類似の結果を達成し得ることは明らかであり得る。当業者にとって明らかである全てのそのような類似の置換および改変は、添付の請求の範囲によって特定されるように、本発明の精神、範囲および概念の内にあると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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